Visualizador 3D para dados de radar meteorológico usando WEBGL

Abstract

Resumo: A previsão de tempo tem exercido um importante papel na prevenção de perdas de vidas e de bens materiais devido a alagamentos, inundações ou desmoronamentos causados por eventos severos tais como chuvas intensas ou tempestades. Porém as ferramentas de visualização de dados de Radar Meteorológico são bidimensionais, ou seja, apresentam os dados de forma planar. Além disto, as ferramentas tem necessidade de instalação e muitas vezes, são desenvolvidas para Sistemas Operacionais específicos. Este trabalho apresenta uma ferramenta de Visualização de Dados de Radar Meteorológico Tridimensionais utilizando WebGL. A ferramenta apresentada permite visualizar os dados atualizados de leitura da atmosfera da região do Radar Meteorológico, em uma Visualização Tridimensional, permitindo visualizar as estruturas das nuvens e chuva, por meio da reflectividade captada pelo Radar. Utilizando WebGL, a visualização pode ser feita sem necessidade de instalação de nenhum tipo de software ou plugin especial, bastando um navegador de Internet compatível com WebGL, tal como Google Chromec e Mozilla Firefoxc . Mesmo sem possuir o conceito de caˆmera em seu conjunto de instruções, WebGL permite a programação com desenvolvimento de funções em JavaScript para que seja possível a implementação de mecanismos de navegação pelos dados visualizados. Com este recurso, o profissional pode navegar dentro do volume de dados, permitindo visualização e análise mais detalhada de algum evento metereológico que deseja-se averiguar usando os controles da câmera virtual. Os experimentos constituiram-se de testes visualizando treze elevações de data e hora específicas separadamente, visualizando apenas uma elevação (sweep) em cada teste. Foi efetuado também, experimento com todas as treze elevações para a mesma data e hora específicas, com todos os dados e formando o volume tridimensional. O visualizador teve bom desempenho, inclusive com a navegação pela câmera. A ferramenta de filtro foi utilizada para permitir a remoção de parte dos dados, disponibilizando melhor visualização de dados específicos. Baseado nos depoimentos coletados, a ferramenta tem potencial para uso tanto em ambiente operacional quanto em ambiente de pesquisa, e a ferramenta de navegação com a câmera, permite a visualização de detalhes não facilmente identificados com as ferramentas de visualização atualmente utilizadas. Conclue-se que a ferramenta apresentada tem bom desempenho para ser empregada para previsões de curto prazo (Nowcast) e também em ambiente de pesquisa, permitindo visualização tridimensional, compreensão e análise dos fenômenos metereológicos, utilizando tecnologia preparada para a Internet, sem instalação de software, pacote ou plugins.

Abstract: Weather forecast has been playing an important role preventing loss of life and goods due calamity and destruction caused by flood and storms. However, the tools for data visualization of Weather Radar are bidimensional, that means, they provide visualization only in a planar way. Besides, these tools need installation and several times, they are developed for specific Operational Systems. This work presents Three-dimensional Viewer of Weather Radar Data using WebGL. The tool presented allows visualize up-to-date data collected from atmosphere by theWeather Radar in a tridimensional view, allowing view the structures of clouds and rains, by the Reflectivity measured by the Weather Radar. Using WebGL, the view can be done without any installation of programs or plugins, only a Internet browser compatible as is Google Chromec or Mozilla Firefoxc . Despite the fact thatWebGL does not have a camera, it allows the development of functions in JavaScript that make possible implementation of mechanisms for navigation inside the data renderized. In addition, the profissional can navigate inside the data volume allowing a better analysis with more details for some weather event that one wants to verify using the camera controls. The experiments done were tests with thirteen sweeps for a specific date and time separately, displaying only one sweep per time in each test. Also, was done other experiment with same data and time with all data of the thirteen sweeps forming 3D Volume. The viewer had good performance, including camera movements. The filter tool was used to remove some data, allowing visualization for specific data. Based in the testimonies collected, the viewer has good potential to be used both in Operational Environment as well in an Research Environment. As conclusion, the tool proposed in this work has good performance for the operational environment for short-range forecast (Nowcast) and for the research environment allowing 3D Visualization, understanding and analysis of weather phenomena, using tecnology ready to the Internet, without installation of software, package or plugins.