Interactive 3D Visualization of Ceilometer Data

운고계 관측자료의 대화형 3차원 시각화

We present interactive methods for visualizing the cloud height data and the backscatter data collected from ceilometers in the three-dimensional virtual space. Because ceilometer data is high-dimensional, large-size data associated with both spatial and temporal information, it is highly improbable to exhibit the whole aspects of ceilometer data simply with static, two-dimensional images. Based on the three-dimensional rendering technology, our visualization methods allow the user to observe both the global variations and the local features of the three-dimensional representations of ceilometer data from various angles by interactively manipulating the timing and the view as desired. The cloud height data, coupled with the terrain data, is visualized as a realistic cloud animation in which many clouds are formed and dissipated over the terrain. The backscatter data is visualized as a three-dimensional terrain which effectively represents how the amount of backscatter changes according to the time and the altitude. Our system facilitates the multivariate analysis of ceilometer data by enabling the user to select the date to be examined, the level-of-detail of the terrain, and the additional data such as the planetary boundary layer height. We demonstrate the usefulness of our methods through various experiments with real ceilometer data collected from 93 sites scattered over the country.

본 논문은 운고계로부터 수집된 운고 자료와 후방산란 자료를 3차원 가상 공간에서 시각화 하는 대화형 기법을 제안한다. 운고계 관측자료는 시간과 공간 정보가 모두 연계된 다차원 대용량 정보이기 때문에 정적인 2차원 시각화 방법으로는 그 안에 내재된 전체 정보를 충분히 드러내기 어렵다. 본 논문의 시각화 방법은 실시간 3차원 렌더링 기술을 바탕으로 사용자가 원하는 대로 시점과 시야를 조절하면서 3차원 형상으로 표현된 운고계 관측자료의 전체적인 변화 양상과 국소적인 특징을 다각도로 관찰할 수 있도록 한다. 운고 및 운량 자료는 실제 지형 자료와 결합하여 다수의 구름이 지형 위에서 형성되고 소멸되는 사실적인 구름 애니메이션 형식으로 시각화 한다. 후방산란 자료는 시간과 고도에 따른 변화를 통합적으로 표현할 수 있는 3차원 지형 형태로 시각화 한다. 또한 검증하고자 하는 날짜, 지형의 상세도, 혹은 대기경계층 높이와 같은 보조자료 등을 선택할 수 있도록 함으로써 자료를 여러 관점에서 해석할 수 있도록 돕는다. 본 논문에서 제안하는 대화형 시각화 방법이 기상 자료의 분석과 검증에 활용될 수 있음을 보이기 위하여 전국 93개 관측 지점의 라이다식 운고계로부터 수집된 실제 자료를 바탕으로 다양한 실험을 수행하였다.