Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/10695
Title: Visualização de fenómenos meteorológicos em 4D
Authors: Rudenko, Roman
Advisor: Reis, Arsénio Monteiro dos
Liberato, Margarida L. R.
Keywords: Fenómenos meteorológicos
Visualização 4D
Issue Date: 17-May-2021
Abstract: O planeta está em constante alteração meteorológica e dia após dia ocorrem vários fenómenos meteorológicos em diferentes pontos do globo que são o objeto de estudo. As alterações aceleradas do nosso planeta despertam um interesse crescente pelas alterações climáticas, assim como pelas suas consequências: riscos naturais e os seus impactos socioeconómicos adversos. O desenvolvimento da pesquisa climática e a proliferação de conjuntos de dados exigem uma abordagem integrada e eficiente para a análise, investigação e visualização de dados atmosféricos meteorológicos. Os estudos nesta área levam à procura e ao desenvolvimento de ferramentas concebidas para permitir uma avaliação meteorológica aprofundada existindo uma necessidade de ferramentas com capacidade de criar visualizações interativas, que permitam ao utilizador ter uma melhor perceção das dinâmicas dos fenómenos meteorológicos. Com este propósito, foi enquadrado no projeto Wex-Atlantic a criação de uma ferramenta para a visualização de fenómenos meteorológicos, tornando assim possível a compreensão de dinâmicas e análise de fenómenos meteorológicos. O projeto Wex-Atlantic procura compreender os extremos meteorológicos na região Euro Atlântica e os seus impactos, preocupando-se com as mudanças esperadas num contexto de aquecimento global e os seus impactos socioeconómicos1 . Deste modo, propõe-se um sistema de visualização de fenómenos meteorológicos em 4 dimensões, proporcionando assim uma forma de avaliação das ocorrências meteorológicas, possibilitando ao utilizador uma melhor perceção das dinâmicas associadas a um fenómeno meteorológico. Esta dissertação foca-se na capacidade de processamento e visualização de diferentes dados meteorológicos, de forma clara e consistente. Com base numa investigação inicial de ferramentas e discussões entre a equipa de investigação, optou-se por criar um protótipo com uso de ferramenta Unity3D, desenvolvida com objetivo de desenvolver projetos 3D em tempo real na sua maioria para indústria de jogos, mas que também tem funcionalidades de interesse para o nosso projeto como a visualização multidimensional, integração com dispositivos de realidades virtual e aumentada. Assim, esta dissertação propõe 2 protótipos, um dos quais foi desenvolvido com o uso da ferramenta Unity3D e processamento de dados em C#. O Unity3D foi escolhido pelas possibilidades que proporciona de interação com o utilizador. Porém, foi averiguado que devido à enorme quantidade de dados, levava a uma demora na apresentação dos resultados, assim como a uma falha do Unity3D. Optou-se por analisar outras abordagens de forma a complementar, tendo-se reformulado o trabalho e procurado uma nova abordagem para resolver os problemas supracitados. O segundo protótipo veio ao encontro de uma abordagem viável que poderá complementar o Unity3D para conseguir o processamento de um grande conjunto de dados. Desta forma, neste protótipo foi realizada uma melhor análise de abordagens com capacidade de resolver o problema de processamento de um elevado conjunto de dados. Uma solução encontrada foi o uso da biblioteca Visualization Toolkit (VTK) e da interface ParaView que permite facilitar o processamento e visualização de um grande conjunto de dados, assim como tem a possibilidade de integração com o Unity3D. Esta plataforma realiza todo o processamento de dados meteorológicos assim como a sua apresentação em 3D. A Unity3D consome o resultado do ParaView, permitindo, desta forma, a interação com dados meteorológicos em 4 dimensões.
The planet is constantly changing weather and day after day there are several meteorological phenomena in different parts of the globe that are the object of study by several climatologists. The accelerated changes of our planet lead to the existence of a growing interest in climate change, as well as in its consequences: natural risks and their adverse socio-economic impacts. However, the development of climate research and the proliferation of data sets require an integrated and efficient approach for their analysis, investigation, and visualization of atmospheric meteorological data. The existence of studies in this area leads to the search and development of tools designed to allow an in-depth meteorological assessment. However, there is a need for tools capable of creating more interactive visualizations, which allow the user to have a better perception of the dynamics of meteorological phenomena. For this purpose, the creation of a tool for the visualization of meteorological phenomena was framed in the Wex-Atlantic project, thus making it possible to understand dynamics and analyse various meteorological phenomena. The Wex-Atlantic project seeks to understand the meteorological extremes in the Euro Atlantic region and their impacts, being concerned with the expected changes in a context of global warming and its socio-economic impacts. In this way, we propose a system of visualization of meteorological phenomena in 4 dimensions, thus providing a way of assessing meteorological occurrences, enabling the user to better understand the dynamics associated with a meteorological phenomenon. and visualization of different meteorological data, application of filters for analysis, an interface with options suitable for non-specialist users in order to facilitate the understanding of the system. Based on an initial investigation of tools and discussions between the research team, it was decided to create a prototype using the Unity3D tool, developed with the objective of developing 3D projects in real time, mostly for the gaming industry, but which also has functionalities of interest to our project such as multidimensional visualization, integration with virtual and augmented reality devices. Thus, this dissertation will cover 2 prototypes, one of which was developed using the Unity3D tool and data processing in C #. Unity3D was the right choice for the possibilities of interaction with the user. However, it was found that due to the huge amount of data, it led to a delay in the presentation of results as well as a failure of Unity3D. Thus, it would be better to analyse other approaches in order to complement. In this way, we chose to reformulate our work and look for a new approach to solve the aforementioned problems. The second prototype came up with a viable approach that could complement Unity3D to achieve the processing of a large data set. Thus, in this prototype, a better analysis of approaches with the capacity to solve the problem of processing a large data set was performed. One solution found was the use of ParaView that allows to facilitate the processing and visualization of a large set of data, as well as the possibility of integration with Unity3D. This platform will perform all the processing of meteorological data as well as its 3D demonstration. Unity3D will consume the result of the preview, thus allowing interaction with meteorological data in 4 dimensions and the possibility of future visualization in virtual reality.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia Informática
URI: http://hdl.handle.net/10348/10695
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:DENG - Dissertações de Mestrado
TD - Dissertações de Mestrado

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