可視化之EarthNullSchool-創(chuàng)新互聯(lián)

Earth NullSchool。

創(chuàng)新互聯(lián)公司從2013年創(chuàng)立，是專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)公司，擁有項(xiàng)目成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站建設(shè)網(wǎng)站策劃，項(xiàng)目實(shí)施與項(xiàng)目整合能力。我們以讓每一個(gè)夢(mèng)想脫穎而出為使命，1280元金塔做網(wǎng)站,已為上家服務(wù),為金塔各地企業(yè)和個(gè)人服務(wù),聯(lián)系電話:13518219792

     這個(gè)網(wǎng)站的特色是風(fēng)向圖，之前有一篇可視化之風(fēng)向圖，曾經(jīng)提到過這個(gè)網(wǎng)站，也詳細(xì)介紹了風(fēng)向圖的技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理。今天針對(duì)這個(gè)網(wǎng)站，再詳細(xì)的介紹一下。同樣，在公眾號(hào)中回復(fù)“worldwind”，會(huì)提供該網(wǎng)站的源碼Demo。

     如上是該網(wǎng)站的一個(gè)動(dòng)圖效果，有興趣的可以訪問網(wǎng)站了解一個(gè)大概。作者在github上公布了自己的源碼(和網(wǎng)站代碼略有不同)，氣象數(shù)據(jù)來自NCEP，記得上周介紹的AQICN美國數(shù)據(jù)也是來自該網(wǎng)站，查了一下，該組織應(yīng)該算是美國的國家氣象局：National Centers for Environmental Prediction。

     吸取上一篇的教訓(xùn)，直入主題。當(dāng)然，想要了解風(fēng)圖原理的，可以看看之前寫的可視化之風(fēng)向圖，需要對(duì)風(fēng)圖的數(shù)據(jù)和思路有一定了解，不然本文在理解上可能會(huì)有點(diǎn)吃力。

     如上是具體數(shù)據(jù)列表，Mode里顯示支持Air(風(fēng)圖)，Ocean(洋流)，Chem(化學(xué)物)，Particulates(顆粒物)，Height指向不同高度，Overlay表示疊加圖層，比如風(fēng)圖+溫度，洋流+浪高等，Control為時(shí)間軸控件，比如歷史數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊查看不同的數(shù)據(jù)效果，不難找到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的url的規(guī)范。

     氣象數(shù)據(jù)采用的是epak格式，二進(jìn)制流，代碼中提供了數(shù)據(jù)規(guī)范。如下是數(shù)據(jù)規(guī)范和對(duì)應(yīng)的JSON屬性：

     從converter屬性，該數(shù)據(jù)來自netcdf，而這個(gè)格式在之前的Berkeley Earth中也提到過，而原始數(shù)據(jù)是grib形式，以我的理解，里面應(yīng)該有一個(gè)grib2netcdf2epak的過程，都提供了對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換工具。至于為何繞圈，我搜索了一下大概，知道一個(gè)大概優(yōu)劣，但貌似都不絕對(duì)，在此就不妄論了。

     對(duì)我個(gè)人而言，花時(shí)間最久的是如何以localhost方式獲取該數(shù)據(jù)，因?yàn)樗荋TTPS服務(wù)，做了Referer限制，對(duì)于我這個(gè)Java小白，絕對(duì)算得上是一個(gè)難題，不過反過來想，這不就是上天給我一個(gè)機(jī)會(huì)，讓我學(xué)JavaWeb嗎?；瞬簧贂r(shí)間，也請(qǐng)教了研發(fā)兩位牛人，終于在Jetty+Servlet下實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Java版的Proxy，是本次最有收獲的地方，代碼一并奉上，見笑。

     有了本地代理服務(wù)，對(duì)源碼進(jìn)行簡單的修改，讓其走代理，就實(shí)現(xiàn)了localhost的部署，兩個(gè)參數(shù):url和type。

     在地圖初始化的時(shí)候，先構(gòu)建了全球格網(wǎng)，是一個(gè)2：1的矩形，下面是經(jīng)過投影后的球狀格網(wǎng)效果，主要用于后續(xù)獲取任意點(diǎn)在地球上的位置，進(jìn)而獲取對(duì)應(yīng)的風(fēng)速(X,Y)，該方法提供了臨近插值和雙線性插值兩種方式，該過程封裝在rectangularGrid函數(shù)中。

     接著，開始請(qǐng)求氣象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，解析過程封裝在decodeEpak函數(shù)中：獲取對(duì)應(yīng)的JSON屬性，全球風(fēng)圖是720*360大小，精度為0.5℃，每個(gè)點(diǎn)有X和Y兩個(gè)分量，在X和Y方向的向量，米單位。

     萬事俱備只欠東風(fēng)——起風(fēng)。這里有兩點(diǎn)，第一，平移縮放時(shí)沒有任何效果的，這是因?yàn)楫?dāng)bounds變化時(shí)，需要根據(jù)更新后的區(qū)域重新插值，計(jì)算量比較大，而插值的價(jià)值是精度上有保證，清晰，所以這是一個(gè)取舍。第二，不僅有一個(gè)風(fēng)圖，還有一個(gè)柵格底圖，下圖藍(lán)綠色效果圖，仔細(xì)看，和風(fēng)的走勢(shì)是吻合的，同時(shí)鼠標(biāo)點(diǎn)擊時(shí)，能獲取對(duì)應(yīng)位置的屬性值。

     對(duì)風(fēng)場向量的插值過程是在interpolateField方式中實(shí)現(xiàn)的，這里邏輯如下：1:創(chuàng)建當(dāng)前窗口對(duì)應(yīng)的掩膜，如上圖，全部區(qū)域都是黑色(0,0,0,0)，只有地球?qū)?yīng)的區(qū)域顏色為(255, 0, 0, 1) ；2隨機(jī)生成風(fēng)粒子，每一個(gè)粒子有五個(gè)屬性，位置(XY),風(fēng)速(UV)和生命周期(t)；3類似一條掃描線，遍歷可視區(qū)域的每一像素點(diǎn)，通過掩膜判斷是否在有效范圍內(nèi)，如果該點(diǎn)有效，則獲取其對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度；4以全球網(wǎng)格為索引，獲取該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的風(fēng)場Field，保存到對(duì)應(yīng)的向量場wind field，用于后面的風(fēng)圖效果；5根據(jù)風(fēng)場的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)顏色表設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)的顏色強(qiáng)度，保存到mask掩膜中，這樣mask在更新時(shí)用來判斷區(qū)域是否可見，更新后則用于顯示地圖效果，也算是一圖兩用。如上是初始化的核心部分，里面有很多小的細(xì)節(jié)，比如風(fēng)向，在平面上，XY兩個(gè)向量是直線，而在球面上，要調(diào)整為對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度，是曲線(distortion函數(shù))。

     接著，每一幀根據(jù)風(fēng)圖的原理，實(shí)時(shí)更新：風(fēng)粒子的當(dāng)前位置，根據(jù)當(dāng)前位置的風(fēng)速獲取下一幀的位置，數(shù)據(jù)更新(createField::field.move)后則開始渲染(animate.draw),這部分在風(fēng)向圖原理里面有很清楚的介紹，思路完全一致，這里只是把關(guān)鍵點(diǎn)和對(duì)應(yīng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)起來，關(guān)鍵還是要思路，如果有意愿不妨自己調(diào)試，便一目了然。

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本文名稱：可視化之EarthNullSchool-創(chuàng)新互聯(lián)
瀏覽路徑：http://muchs.cn/article14/cddhge.html

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