Способ обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой

Способ обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обработки и многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени.

Известен способ сбора данных [RU, 2441280, G06Q 50/00, Бюл. №3, 2012], заключающийся в осуществлении мониторинга путем распространения и сохранения данных во множестве устройств памяти множества устройств дистанционного мониторинга.

Недостатком такого способа является невозможность его использования для обработки и многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени.

Также известны способ и система для сбора и передачи спутниковых данных [RU, 2496234, H04B 7/185, Бюл. №29, 2013], заключающиеся в обеспечении возможности сбора и передачи больших объемов данных, а также отсутствии необходимости использования центрального сервера для обработки и хранения данных.

Недостатком такого способа также является невозможность его использования для обработки и многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени.

Также известны устройство обработки информации, способ обработки информации и программа [RU, 2524837, G06T 13/00, H04N 21/6373, Бюл. №22, 2014], заключающиеся в обеспечении возможности осуществления компьютерной графики, которую визуализируют в режиме реального времени, с переменными скоростями, не вызывая ощущения неестественности синхронизации.

Недостатком такого способа также является невозможность его использования для обработки и многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени.

Таким образом, анализ известных способов обработки и визуализации данных выявил, что все они обладают серьезными недостатками, а именно: их применение на практике не обеспечивает обработку и многослойную 2D/3D-визуализацию атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей автоматизированных информационных систем посредством многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени в результате специальных процессов обработки атрибутивных данных с геопространственной привязкой.

Технический результат - повышение достоверности процессов обработки и многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режиме реального времени.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой, включающем возможности осуществления компьютерной графики, которую визуализируют в режиме реального времени, с переменными скоростями, не вызывая ощущения неестественности синхронизации, согласно изобретению, измеряют физические, квалиметрические, временные и геопространственные параметры объектов, после чего рассчитывают и визуализируют в виде управляемых 2D/3D-слоев функции распределения этих физических и/или квалиметрических параметров по поверхности Земли, в околоземном пространстве и во времени. После определения и многослойной 2D/3D-визуализации функций распределения физических и квалиметрических параметров по поверхности Земли, в околоземном пространстве и во времени полученные результаты сравнивают с расчетными значениями вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах и судят о степени отклонения полученных данных от известных эталонных значений и характере их распределения.

В качестве примера возможно рассматривать пространственное распределение расчетных и измеренных значений вектора геомагнитного поля внутриземных источников заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва, Издательство стандартов, 1990].

Реализация способа обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой представляется измерением (с необходимой плотностью) физических и квалиметрических параметров исследуемых объектов, их геодезических координат и момента времени регистрации этих параметров с последующими расчетом и визуализацией в виде 2D/3D-слоев функции распределения физических и квалиметрических параметров по поверхности Земли, в околоземном пространстве и во времени и аналитической оценкой результата измерений и расчета, заключающейся в их сравнении с известными эталонными значениями (например, с расчетными значениями вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва: Издательство стандартов, 1990]), а также последующем суждении о характере и степени отклонения полученных данных от известных значений, принимаемых за эталонные (например, расчетные значения вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва: Издательство стандартов, 1990]).

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На Фиг. 1 изображена структура системы, реализующей способ обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой. На Фиг. 2 изображен результат автоматической обработки, формализации и визуализации в виде 2D-моделей данных на примере вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва: Издательство стандартов, 1990]. На Фиг. 3 изображен результат автоматической обработки, формализации и визуализации в виде классических 3D-моделей данных на примере вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва: Издательство стандартов, 1990]). На Фиг. 4 изображен результат автоматической обработки, формализации и визуализации в виде гибридных 3D-моделей данных на примере вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва: Издательство стандартов, 1990]).

Пример конкретной реализации способа

Для реализации способа обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой предлагается система (Фиг. 1), которая содержит: источники физических и/или квалиметрических (атрибутивных) данных, имеющие при этом геопространственную привязку и функцию регистрации реального времени 1, связанные с центром обработки данных на базе инфокоммуникационных и вычислительных устройств и систем 2, которая связана с базой данных эталонных значений, представляющей собой структурированное хранилище цифровой информации 3. Центр обработки данных 2 также связан с подсистемой 2D/3D-визуализации (на базе технологии NASA World Wind Java SDK) и необходимой для нее формализации данных 4, а также связан с автоматической системой оценки и анализа информационного сигнала 5, представляющей собой программно-инструментальный комплекс, обеспечивающий автоматический анализ информационного сигнала методами цифровой обработки информационного сигнала.

Пример результата реализации способа обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой в 2D, классическом 3D-виде и гибридном 3D-виде (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4 соответственно), а фрагмент результата операции автоматического сравнения эталонных и фактических значений приведен в табл. 1. Здесь в качестве входного параметра выбрано значение полного вектора индукции геомагнитного поля внутриземных источников по состоянию на 07.11.2014 года (12:00 UTM). В качестве эталонных значений выбраны расчетные значения вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах [ГОСТ 25645.126-85. Поле геомагнитное. Модель поля внутриземных источников. - Москва: Издательство стандартов, 1990].

Таким образом, из Фиг. 2-3 и результатов автоматической обработки атрибутивных данных (табл. 1), т.е. автоматического сравнения, например, в точке №02 в табл. 1, заданной пространственно-временными координатами (77.47° с.ш., -69.227° в.д., 07.11.2014, 12:00 UTM), эталонного значения индукции геомагнитного поля (56345 нТл) с измеренным значением индукции геомагнитного поля (56595 нТл), вычисления абсолютного отклонения (250 нТл), относительного отклонения (0.44%) и последующего суждения о значении степени отклонений (K=7 (сильная магнитная буря), где K - индекс геомагнитной активности [Заболотная Н.А. Индексы геомагнитной активности: справочное пособие. Москва: Издательство ЛКИ, 2007. 88 с.]), и характере их распределений (сопоставляя с точкой №01 в табл. 1) очевидно, что практическая реализация способа обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой повышает достоверность, оперативность, степень автоматизации, эффективность и аппаратную нейтральность процессов обработки и многослойной 2D/3D-визуализации атрибутивных данных с геопространственной привязкой в режимах свободного, контрольного и реального времени, расширяя при этом функциональные возможности автоматизированных информационных систем, а также специалистов естественно-научного и технического профилей, научный интерес которых находится в области обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой.

Способ обработки и многослойной визуализации данных с геопространственной привязкой, включающий возможности осуществления компьютерной графики, которую визуализируют в режиме реального времени, с переменными скоростями, не вызывая ощущения неестественности синхронизации, отличающийся тем, что измеряют физические, квалиметрические, временные и геопространственные параметры объектов, после чего рассчитывают и визуализируют в виде управляемых 2D/3D-слоев функции распределения этих физических и/или квалиметрических параметров по поверхности Земли, в околоземном пространстве и во времени, при этом после определения и многослойной 2D/3D-визуализации функций распределения физических и/или квалиметрических параметров по поверхности Земли, в околоземном пространстве и во времени полученные результаты сравнивают с расчетными значениями вектора геомагнитного поля внутриземных источников в заданных пространственно-временных координатах и судят о степени отклонения полученных данных от известных эталонных значений и характере их распределения.