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1 Visualisierung von Wettervorhersagen und Klimasimulationsdaten für das Internet in SVG Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze Universität Osnabrück 25.10.2004.

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1 1 Visualisierung von Wettervorhersagen und Klimasimulationsdaten für das Internet in SVG Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze Universität Osnabrück

2 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 2 Überblick SVG SVG Visualisierung von Wettervorhersagen Visualisierung von Wettervorhersagen Visualisierung von Klimasimulationsdaten Visualisierung von Klimasimulationsdaten Weitere Projekte Weitere Projekte

3 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 3 SVG Vektorgrafik Vektorgrafik Vom W3C verabschiedeter Standard (SVG1.1) Vom W3C verabschiedeter Standard (SVG1.1) XML Ausprägung XML Ausprägung Leicht zu generieren Leicht zu generieren Browser-Plugins mittlerweile für gängige Betriebsysteme vorhanden Browser-Plugins mittlerweile für gängige Betriebsysteme vorhanden Standalone Viewer Standalone Viewer Sehr beliebt in der Kartografie Sehr beliebt in der Kartografie

4 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 4 SVG vs. Flash Offener Standard Offener Standard XML Ausprägung XML Ausprägung Leicht zu generieren Leicht zu generieren Umfangreiche Visualisierungsmöglichkeiten Umfangreiche Visualisierungsmöglichkeiten Geringe multimediale Eigenschaften Geringe multimediale Eigenschaften Daten können bei Bedarf nachgeladen werden Daten können bei Bedarf nachgeladen werden Zögerliche aber konsequent fortschreitende Akzeptanz und Verbreitung Zögerliche aber konsequent fortschreitende Akzeptanz und Verbreitung Proprietäre Lösung Proprietäre Lösung Binärformat Binärformat Entwicklungstools notwendig Entwicklungstools notwendig Viele Effekte über Tricks möglich Viele Effekte über Tricks möglich Sound, Video, etc werden unterstützt Sound, Video, etc werden unterstützt Nachladen und streamen von Daten möglich Nachladen und streamen von Daten möglich Weite Verbreitung und Akzeptanz Weite Verbreitung und Akzeptanz

5 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 5 Visualisierung von Wettervorhersagen Daten vom DWD (GRIB, 24 Std-Prognosen, 7km Raster) Daten vom DWD (GRIB, 24 Std-Prognosen, 7km Raster) Aufbereiten der Daten und Lagerung in MySQL Datenbank Aufbereiten der Daten und Lagerung in MySQL Datenbank Datenagregation mittels C-Programmen Datenagregation mittels C-Programmen Datenbankanfragen und SVG Generierung mittels PHP Datenbankanfragen und SVG Generierung mittels PHP Erstellung statischer SVG Dokumente Erstellung statischer SVG Dokumente SVG Applikation mit interaktiven Elementen und der Möglichkeit Daten nachzuladen SVG Applikation mit interaktiven Elementen und der Möglichkeit Daten nachzuladen Statisch und dynamisch erzeugtes SVG im Template Konzept Statisch und dynamisch erzeugtes SVG im Template Konzept Animation der Wetterprognosen Animation der Wetterprognosen

6 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 6 Visualisierung von Wettervorhersagen

7 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 7 Visualisierung von Wettervorhersagen

8 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 8 Visualisierung von Wettervorhersagen

9 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 9 Visualisierung von Wettervorhersagen

10 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 10 Visualisierung von Wettervorhersagen

11 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 11 Visualisierung von Wettervorhersagen

12 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 12 Visualisierung von Wettervorhersagen

13 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 13 Visualisierung von Wettervorhersagen Prozesskette vom GRIB File bis zur Darstellung in SVG Prozesskette vom GRIB File bis zur Darstellung in SVG Umsetzung vielfältiger SVG-Techniken Umsetzung vielfältiger SVG-Techniken Grundlagen für die geografische Aufbereitung der Daten (Projektionen, Clipping, Kachelung) Grundlagen für die geografische Aufbereitung der Daten (Projektionen, Clipping, Kachelung) snowball.informatik.uni- osnabrueck.de/cgp/ende/www/index.svg snowball.informatik.uni- osnabrueck.de/cgp/ende/www/index.svg

14 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 14 Visualisierung von Klimasimulationsdaten Sehr hohe Datenmenge Sehr hohe Datenmenge Echtzeit-Anforderung Echtzeit-Anforderung Komplexe Umrechnungen Komplexe Umrechnungen Animation der Ergebnisse Animation der Ergebnisse Bandbreitenschonung Bandbreitenschonung Clientschonung Clientschonung

15 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 15 Visualisierung von Klimasimulationsdaten GRIB File auslesen GRIB File auslesen Agregieren Agregieren Isolinien und –flächen finden Isolinien und –flächen finden Umwandlung in SVG Umwandlung in SVG

16 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 16 Visualisierung von Klimasimulationsdaten Conrec Algorithmus Conrec Algorithmus Werte der Isolinien bestimmen Werte der Isolinien bestimmen Gitterpunkte durchlaufen Gitterpunkte durchlaufen gleiche Isowerte durch Linie verbinden gleiche Isowerte durch Linie verbinden Linie direkt ausgeben Linie direkt ausgeben Sehr schneller Algorithmus Sehr schneller Algorithmus Keine geschlossenen Polygonzüge, da für Isowert X gefundene Linie nicht einer bestimmten Isolinie zugeordnet werden kann Keine geschlossenen Polygonzüge, da für Isowert X gefundene Linie nicht einer bestimmten Isolinie zugeordnet werden kann

17 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 17 Visualisierung von Klimasimulationsdaten W.J. Snyder: Linefollowing W.J. Snyder: Linefollowing Isowerte bestimmen Isowerte bestimmen Gitter je Isowert einmal durchlaufen Gitter je Isowert einmal durchlaufen Falls Isowert gefunden diesen durch das Gitter weiterverfolgen Falls Isowert gefunden diesen durch das Gitter weiterverfolgen Polygon bilden Polygon bilden Besuchte Kanten vermerken Besuchte Kanten vermerken Geschlossene Polygonzüge (Isoflächen) Geschlossene Polygonzüge (Isoflächen) Wesentlich langsamer als Conrec Wesentlich langsamer als Conrec

18 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 18 Zwei übereinander liegende Isoflächen nicht direkt übereinander Zeichnen Zwei übereinander liegende Isoflächen nicht direkt übereinander Zeichnen Teile aus größerer Isofläche ausschneiden Teile aus größerer Isofläche ausschneiden Dadurch mehr Punkte im Polygon Dadurch mehr Punkte im Polygon Visualisierung von Klimasimulationsdaten

19 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 19 Visualisierung von Klimasimulationsdaten

20 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 20 Visualisierung von Klimasimulationsdaten RecordsQualitätStepstime kB * 1HIGH(1)1800: HIGH(1)1000: HIGH(1)1004: MID(2)1001: MID(2)500: HIGH(1)104: * ca. 10% nach Komprimierung (svgz)

21 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 21 Visualisierung von Klimasimulationsdaten Daten dynamisch nachladen Daten dynamisch nachladen Daten pushen Daten pushen Kleinere Isoflächen weglassen Kleinere Isoflächen weglassen Isoflächen idealisieren Isoflächen idealisieren Agregierung der Ausgangswerte Agregierung der Ausgangswerte Wenige Temperaturschritte, dafür visuelle Unterstützung durch eingeblendete Karte Wenige Temperaturschritte, dafür visuelle Unterstützung durch eingeblendete Karte

22 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 22 Weitere Projekte shp2svg / SVG Mapserver Geografische Informationen in SVG umwandeln Geografische Informationen in SVG umwandeln Dynamische Kartenerstellung Dynamische Kartenerstellung Interaktive Karten Interaktive Karten Place to Be Place to Be

23 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 23 Weitere Projekte 3D-Visualisierung mittels OpenGL Möglichkeiten einer 3D Grafikkarte ausnutzen Möglichkeiten einer 3D Grafikkarte ausnutzen Werte agregieren Werte agregieren Werte auf eine Gitterkugel projizieren Werte auf eine Gitterkugel projizieren Farbverläufe durch Grafikkarte bestimmen lassen Farbverläufe durch Grafikkarte bestimmen lassen Zwischenbilder berechnen lassen Zwischenbilder berechnen lassen

24 Universität Osnabrück Dipl.-Systemwiss. Ralf Kunze 24 Fragen …


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