气象科技管理信息系统

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行业专项成果综述-公共气象服务影视产品图形图像加工及业务平台技术开发

发布者:张岳   来源:   发布时间:2020/1/15 17:29:52   标签:   浏览次数:5389

项目编号GYHY201206030

研究周期2012年1月-2014年12月

国拨经费336万元

项目负责人】朱定真

项目骨干成员】朱定真、王新、苗春生、马延淮、于庚康、张明、李强、李孟迪、徐栋、吴振、张旭、张中杰、方珂、刘新、成海民、赵妙文、黄亮、冷家召、穆强

项目承担单位】华风气象传媒集团有限责任公司

项目协作单位】河北省气象服务中心、江苏省气象科技服务中心、南京信息工程大学

主要研究成果

1、完成“公共气象服务影视产品图形图像加工及业务平台”的研发

1)国家级气象数据全接入

开发了适合气象影视应用的气象数据时空插值以及数据接口适配与转换。可与cimiss数据系统、micaps4数据系统实现接口对接,解决新数据平台数据读取及可视化;同时支持laps3D雷达、3D云图等数据的可视化转换。

2)数据可叠加高程模型地理信息可视化展示

实现数字高程模型(DEM)基础地理信息数据三维地形及三维地貌可视化地图渲染模块研发,能够实现海拔高度配色、光照、阴影特效,并对沙漠、高原、山脉、森林、草原、河流、湖泊、国界省界等行政区划、交通线路等矢量地理信息予以重现,进而提升气象影视产品制作播出的真实感。实现多分辨率图层分层分块处理功能,支持虚拟地球分块、分层存储标准,分块存储索引机制。即以数据块为单元对顶点数据进行连续存储。同一等级地形块的内部顶点存储在同一个连续数据单元,在数据预处理阶段确定对应的顶点索引缓存。利用视棱台裁剪技术根据视点对场景进行空间分割,进行数据需求预测。基于四叉树管理纹理特征数据的层次结构、为特征数据预生成静态分块纹理的方案。完成三维气象地球建模模块研发。支持常用气象数据在三维气象地球模型上的展现,实现动态天气符号、等值线、等值面、流线、卫星云图、雷达图静态图形及动态视频产品合成输出。支持多源数据融合技术、图层叠加显示技术、气象图形格式转换技术,提供完善的数据时空插值方案。

3)仿真虚拟地球场景实时渲染

利用图像跟随缓存技术,实现虚拟摄像机俯仰、推拉、平移时,地形地貌纹理贴图快速流畅跟随,保证在气象影视业务中制作的图像、视频、动画产品连续、平稳。同时每个虚拟场景是一个独立的三维空间,拥有自己独立的三维灯光系统和三维投影的摄像机体系。虚拟摄像机俯仰、推拉、平移时,地形地貌纹理贴图快速、流畅跟随图像。渲染和I/O支持多个场景同时叠加输出,为多播出任务同时执行或者插播功能提供了完整的支持。满足该技术要求还能让不同的应用系统各自输出画面,然后在播出时合成一体,以完成多台控制设备分布式控制播出的强大功能。

4)制播分离,高效生产

系统采用制作与播出模块分离并配合的方案,便于节目安全制作和快捷播出。系统配置场景标准模板库以及丰富的图片库、模型库,用于快速建立场景,实现节目包装设计与气象数据内容分离,降低设计制作成本,通过场景模板气象数据内容的自动更新,实现气象影视产品自动化生产。场景播出模块可满足产品在高清HD模式下的流畅播出,并快速响应集中调度和人机交互指令,实现不同场景状态的平滑过渡切换功能。可实现复杂的时序控制,或者是多个不同画面状态不离屏的平滑切换,同时还可以满足播出过程中根据实际情况产生的随机场景无缝切换的要求。通过渲染引擎与 I/O 的精确配合,系统完整支持各种高清、标清画面的实时输出。

5)系统平台多模块一体化集成

对各功能模块统一进行整体软件集成,建立“公共气象服务影视产品图形图像加工及业务平台”,实现气象影视图形图像产品加工制作与播出。

2、技术发明专利1项:

《气象元素在三维地球模型的快速显示和绘制方法》

3、软件著作权证书10

《三维地理数据快速存储索引系统V1.0

《城市预报制作系统V1.0

《基于时空插值算法的数据处理系统V1.0

《基于地理信息的三维气象元素实时渲染系统V1.0

《三维地形实时渲染系统V1.0

《基于三维地球模型上的虚拟摄像机系统V1.0

《主持人视频动作跟踪识别系统V1.0

《三维雷达数据处理系统V1.0

《三维气象影视图形图像制作软件[简称:三维气象影视制作系统]V1.0

《三维气象影视图形图像播出软件[简称:三维气象影视播出系统]V1.0

 

成果应用情况

1、业务贡献

(1)自主创新,打破国外产品垄断

通过在三维图形图像核心技术方面的自主研发创新,已形成一套完整的、具有自主知识产权的气象图形图像加工系统平台。该平台可与国内气象影视节目制播平台和气象数据系统实现完美无缝对接。在气象数据兼容性、三维地理信息渲染等方面达到世界先进水平。同时加强了国内气象影视信息产品的加工生产能力和实时制播能力,打破了国外产品长期垄断和长期依赖国外进口软件的局面。

(2)保障国家气象数据信息安全

由于国内部分气象数据还属于保密信息,因此气象数据的保密工作关乎国家安全。本项目完成后,实现了国内气象数据与国产自主研发的影视产品图形图像加工平台的无缝接入。国内气象数据无需再给到国外软件公司进行接口开发和数据转化。该项目成果的应用,在带来气象影视服务经济效益的同时避免了关键气象数据的泄露,有效维护了国家安全利益。

(3)提高对国内气象数据兼容性

影视产品图形图像加工平台的研发解决了原有国外同类产品不能实现我国气象数据种类全部接入的难题。在使用国外软件时,大部分国内数据都要进行二次加工转换才后才可以接入,增加了数据处理时间和复杂度。该平台的研发可与cimiss数据系统、micaps4数据系统实现接口对接,解决新数据平台数据读取及可视化;同时支持laps、3D雷达、3D云图等数据的可视化展示。

2、应用推广

1)重大气象服务保障活动应用

项目成果在2014年南京青奥会气象服务保障节目中成功应用。青奥会期间每天完成制作4档天气节目,并快速实现了南京气象一体化平台数据与气象图形制播系统的对接,可提供了气团、云图、色斑图等气象元素在气象节目中的展示,获得青奥组委好评。

2)国家级气象影视节目应用

项目成果已在CCTV2《第一印象》、CCTV4《天气预报》、CCTV5《天气体育》、CCTV7《沃野天机》、CCTV1《午间天气预报》、旅游卫视《天气在变化》及中国气象频道《全球天气》等天气预报节目中成功应用;

3)省、地气象部门应用

项目成果已在黑龙江省气象服务中心、浙江省气象服务中心、河北省气象服务中心、江苏省气象影视中心、西藏自治区气象服务中心、南京市气象影视中心等省、地气象影视节目制作单位的天气预报或天气专题节目中得到推广和应用;

3、社会效益和经济效益

1)推广前景:该平台作为国内首款自主研发的公共气象服务影视产品图形图像加工及业务平台,打破国外产品垄断,适应国家气象数据安全要求,同时可以完成高质量气象数据叠加三维地理信息的气象图像、视频产品。未来在全国气象服务事业单位和相关面向公众的气象服务产业公司均有良好推广应用前景。

2)经济效益:预计可节约购买国外同类产品及维持费用500万元/年。符合气象服务市场对于气象服务产品需求增加,未来提供产品将向精细化发展需求;为气象信息传播市场(包括台、网、微、端)等延伸产业和增值业务提供应用,年经济效益不少于300万元。

    (3推动全媒体传播和相关产业发展:该平台成功研发,将使气象图形图像产品从传统电视媒体单一渠道传送转为面向网站、手机APP、微信、微博等全媒体平台发布。相关开发内容和技术成果也可以促进气象影视图形图像产业链的形成,实现国内外以气象影视制播系统集成及计算机图形图像制播软件开发为主的高科技信息软件研发产业集聚。

 

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