一种气压等值线绘制方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及气压等值线绘制技术领域，具体涉及一种气压等值线绘制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

等值线是制图对象某一数量指标值相等的各点连成的平滑曲线，由地图上标出的表示制图对象数量的各点，采用内插法找出各整数点绘制而成的。每两条等值线之间的数量差额多为常数，可通过等值线的疏密程度来判断现象的数量变化趋势。等值线法往往与分层设色的表示手段配合使用，即采用改变颜色深浅、冷暖和阴暗来表示现象的数值变化趋势，使图面更清晰、易读。另外往往在等值线上加数字注记，便于直接获得数量指标。等值线是由某种现象的数值相等的各点所连成的一条平滑曲线，如等气压线等。

气象学术语中的等压线是指把在一定时间内气压相等的地点在平面图上连接起来所成的封闭线。把所观测到的海平面气压值填在一张海平面高度的地图上，这种画有同一高度的等高面图，可以显示空间气压的高低分布状况。

目前国内有两千多个气象监测站点可以提供气压数据，气压分布对于天气研判，天气预报，污染情况预报具有重要的意义，气压分布的重要体现形式就是等压线图，在等压线图上可以获取高压中心，低压中心，趋势走向等在气象预报方面极其重要的信息。

目前在气压等值线绘制算法中，主要通过三角形网格计算等压线，把离散的节点连接成不规则的三角形网格，在三角形网格上追踪等压点，最后将等压点用光滑曲线连接，即可给出等压线，这种算法计算量大，网格绘制复杂，不易于并行化处理。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种气压等值线绘制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中气压等值线绘制过程，网格绘制复杂，计算量大的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明第一方面，提供了一种气压等值线绘制方法，包括：

通过各个气象监测站点获取气压值；

根据所述气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数；其中，所述变异函数反映距离值与气压值的关系；

获取待绘制气压等值线区域的各个网格点和所述各个网格点形成的方格的位置信息；

根据所述各个网格点的位置信息，利用所述变异函数对所述各个网格点进行气压插值；

根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线。

可选地，根据所述气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数包括：

获取第一气象监测站点的第一气压值，以及第二气象监测站点的第二气压值；其中，所述第一气象监测站点和所述第二气象监测站点分别为所述各个气象监测站点中的任意两个气象监测站点；

根据所述第一气压值和所述第二气压值计算气压相似度；

获取所述第一气象监测站点和所述第二气象监测站点之间的欧式距离，并将所述欧式距离进行四舍五入处理得到欧式距离的整数值；

计算每个欧式距离的整数值对应的气压相似度的均值；

根据所述气压相似度的均值得到所述变异函数。

可选地，根据所述第一气压值和所述第二气压值计算气压相似度包括：

通过如下公式计算所述气压相似度：

var＝0.5*(va2-val1)*(val2-val1)；

其中，所述var表示气压相似度，val1表示所述第一气压值，val2表示所述第二气压值。

可选地，根据所述各个网格点的位置信息，利用所述变异函数对所述各个网格点进行气压插值包括：

确定指定网格点x

根据每个气象监测站点与其他气象监测站点的欧式距离和所述变异函数确定系数矩阵C

其中C(x

根据所述指定网格点x

Y＝(C(x

根据所述系数矩阵计算权重参数λ：

λ＝C

根据所述权重参数λ和由n个气象监测站点(x

其中，n和m为正整数。

可选地，根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线包括：

遍历所述各个方格的四个顶点，将气压值大于阈值的顶点设置为1，用黑点表示，将气压值小于阈值的顶点设置为0，用白点表示；

获取所述各个方格的四条边中为01的多个指定边；

获取每个指定边的中点；

连接每个指定边的中点得到指定方格；其中，连接线不交叉；

遍历所述各个指定方格，确定指定方格属于所述预设方格类型中的哪一种，得到等压线片段，将相邻的等压线片段进行连接得到完整的气压等值线。

本发明第二方面，提供了一种气压等值线绘制装置，包括：

第一获取模块，用于通过各个气象监测站点获取气压值；

第二获取模块，根据所述气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数；其中，所述变异函数反映距离值与气压值的关系；

第三获取模块，用于获取待绘制气压等值线区域的各个网格点和所述各个网格点形成的方格的位置信息；

插值模块，用于根据所述各个网格点的位置信息，利用所述变异函数对所述各个网格点进行气压插值；

绘制模块，根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线。

可选地，所述插值模块包括：

第一确定单元，用于确定指定网格点x

第二确定单元，用于根据每个气象监测站点与其他气象监测站点的欧式距离和所述变异函数确定系数矩阵C

其中C(x

第一计算单元，用于根据所述指定网格点x

Y＝(C(x

第二计算单元，用于根据所述系数矩阵计算权重参数λ：

λ＝C

第三计算单元，用于根据所述权重参数λ和由n个气象监测站点(x

其中，n和m为正整数。

可选地，所述绘制模块包括：

第一遍历单元，用于遍历所述各个方格的四个顶点，将气压值大于阈值的顶点设置为1，用黑点表示，将气压值小于阈值的顶点设置为0，用白点表示；

第一获取单元，用于获取所述各个方格的四条边中为01的多个指定边；

第二获取单元，用于获取每个指定边的中点；

连接单元，用于连接每个指定边的中点得到指定方格；其中，连接线不交叉；

第二遍历单元，用于遍历各个指定方格，确定指定方格属于所述预设方格类型中的哪一种，得到等压线片段，将相邻的等压线片段进行连接得到完整的气压等值线。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种气压等值线绘制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，其中，该方法包括：通过各个气象监测站点获取气压值；根据气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数；其中，该变异函数反映距离值与气压值的关系；获取待绘制气压等值线区域的各个网格点和各个方格的位置信息；根据各个网格点的位置信息，利用该变异函数对各个网格点进行气压插值；根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线。解决现有技术中气压等值线绘制过程，网格绘制复杂，计算量大的问题，从而简化了气压等值线的绘制过程，提升了绘制气压等值线的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的气压等值线绘制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的16种指定方格的示意图；

图3是根据本发明实施例的气压等值线绘制装置的结构框图；

图4是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

根据本发明实施例，提供了一种气压等值线绘制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本实施例中提供了一种气压等值线绘制方法，可用于环境监测系统等，图1是根据本发明实施例的气压等值线绘制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，通过各个气象监测站点获取气压值。例如可以通过国内2436个气象监测站点采集气压数据。

步骤S102，根据上述气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数；其中，该变异函数反映距离值与气压值的关系。需要说明的是，该变异函数可以通过多种方式体现，只要能够精确反映距离值与气压值的对应关系即可。

步骤S103，获取待绘制气压等值线区域的各个网格点和该各个网格点形成的方格的位置信息。具体地，可以将待绘制气压等值线区域按等间距划分网格线，相互垂直的网格线交点即为网格点，正方形布局的四个网格点形成一个方格的四个顶点，优选地，所述方格内部不包含有网格点。间距大小可以根据计算机性能和精度要求确定，可以通过任何地理信息获取软件得到各个网格点和该各个网格点形成的方格的位置信息。

步骤S104，根据各个网格点的位置信息，利用变异函数对各个网格点进行气压插值。具体地，通过各个网格点的位置信息可以得到网格点与各个气象监测站点的距离，由于变异函数反映距离值与气压值的关系，因此可以进一步得到各个网格点的气压值。

步骤S105，根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线。

通过上述步骤，通过各个气象监测站点获取气压值拟合得到的变异函数，得到各个网格点的气压值，以方格划分的方式，通过穷举每个方格内部的所有情况来得到等值线，相比于现有技术中在等值线绘制算法中，主要采用不规则三角形网格法，上述步骤绘制气压等值线算法计算量小，网格绘制过程简单，节省大量人力和时间，准确率高，且提高了绘制效率。

为了保证气压数据的准确性，在一个可选实施例中，将气象监测站的气压数据去除无效值点，如-999明显不合理的数据标记为无效。

上述步骤S102涉及根据上述气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数，在一个可选实施例中，获取第一气象监测站点的第一气压值，以及第二气象监测站点的第二气压值，该第一气象监测站点和该第二气象监测站点分别为各个气象监测站点中的任意两个气象监测站点。根据第一气压值和第二气压值计算气压相似度，具体地，通过如下公式计算该气压相似度：var＝0.5*(val2-val1)*(val2-val1)；其中，var表示气压相似度，val1表示第一气压值，val2表示第二气压值。本领域技术人员应当知晓，该气压相似度获取方式并非用于限制本实施例，根据实际需要选择其他的获取方式亦在本实施例的保护范围之内。获取第一气象监测站点和第二气象监测站点之间的欧式距离，并将该欧式距离进行四舍五入处理得到欧式距离的整数值，计算每个欧式距离的整数值对应的气压相似度的均值，比如计算欧式距离为0.5-1.4(像素点)之间的气压相似度的均值，作为欧式距离为1(像素点)的气压相似度的值，根据该气压相似度的均值得到上述变异函数，具体地，得到欧式距离为横坐标x，气压相似度的值为纵坐标y的一一对应的映射关系，根据此映射关系得到上述的变异函数。需要说明的是，上述变异函数仅为举例说明，而并非用以限制本发明。

上述步骤S104涉及根据各个网格点的位置信息，利用该变异函数对各个网格点进行气压插值，在一个具体的可选实施例中，确定指定网格点x

其中C(x

Y＝(C(x

上述步骤S105涉及根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线，在一个可选实施例中，遍历各个方格的四个顶点，将气压值大于阈值的顶点设置为1，用黑点表示，将气压值小于阈值的顶点设置为0，用白点表示，这样一共存在2*2*2*2＝16种情况，如图2所示。上述阈值可以是所要绘制的气压等值线的值，选择不同的阈值，就可以绘制出代表不同气压值的气压等值线。其中该阈值可以根据实际情况灵活进行设定，比如寻找1007.5hpa等压线，阈值可以设置为1007.5hpa。获取该各个方格的四条边中为01的多个指定边，获取每个指定边的中点，连接每个指定边的中点得到指定方格，方格内的连线只有图2中的16种情况，即16种方格类型，所述16种方格类型即为所述预设方格类型；其中，相邻为原则，连接线不交叉，遍历该各个指定方格，判断方格是图2中16种情况的哪一种，得到等压线片段，将相邻的等压线片段连接起来得到一根完整的气压等值线。通过改变不同的阈值，可以得到不同气压值的等压线。通过本可选实施例，具体实现了以方格划分的方式，通过穷举每个方格内部的所有情况来得到等值线。

在本实施例中还提供了一种气压等值线绘制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”为可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种气压等值线绘制装置，包括：

第一获取模块31，用于通过各个气象监测站点获取气压值；

第二获取模块32，根据上述气压值和各个气象监测站点相互之间的距离获取变异函数；其中，该变异函数反映距离值与气压值的关系；

第三获取模块33，用于获取待绘制气压等值线区域的各个网格点和该各个网格点形成的方格的位置信息；

插值模块34，用于根据该各个网格点的位置信息，利用该变异函数对该各个网格点进行气压插值；

绘制模块35，根据气压插值后的网格点形成的方格利用预设方格类型确定等压线在各个方格的走向，绘制气压等值线。

可选地，该插值模块包括：

第一确定单元，用于确定指定网格点x

第二确定单元，用于根据每个气象监测站点与其他气象监测站点的欧式距离和该变异函数确定系数矩阵C

其中C(x

第一计算单元，用于根据该指定网格点x

Y＝(C(x

第二计算单元，用于根据该系数矩阵计算权重参数λ：

λ＝C

第三计算单元，用于根据该权重参数λ和由n个气象监测站点(x

其中，n和m为正整数。

可选地，该绘制模块包括：

第一遍历单元，用于遍历该各个方格的四个顶点，将气压值大于阈值的顶点设置为1，用黑点表示，将气压值小于阈值的顶点设置为0，用白点表示；

第一获取单元，用于获取该各个方格的四条边中为01的多个指定边；

第二获取单元，用于获取每个指定边的中点；

连接单元，用于连接每个指定边的中点得到指定方格；其中，连接线不交叉；

第二遍历单元，遍历各个指定方格，确定指定方格属于16种方格类型中的哪一种，得到等压线片段，将相邻的等压线片段进行连接得到完整的气压等值线；所述16种方格类型即为所述预设方格类型。

本实施例中的气压等值线绘制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图3所示的一种气压等值线绘制装置。

请参阅图4，图4是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图4所示，该终端可以包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以结合图3所描述的装置，存储器404中存储应用程序，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行上述任一气压等值线绘制方法。

其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatilememory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complexprogrammable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请图1实施例中所示的气压等值线绘制方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的气压等值线绘制方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。