SUMÁRIO
Pág.
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO .............................................................................. 21
1.1. As Observações Solares no INPE .................................................................................... 21
1.2. Descrição Geral do BSS ..................................................................................................... 22
1.3. Motivação e Objetivos........................................................................................................ 24
1.4. O Sistema Proposto e Desenvolvido ............................................................................... 26
1.5. Descrição dos Capítulos..................................................................................................... 27
CAPÍTULO 2 CONCEITOS DE VISUALIZAÇÃO CIENTÍFICA ..................... 29
2.1. O que é Visualização Científica......................................................................................... 29
2.2. Por que Visualizar ?............................................................................................................. 30
2.3. O Processo de Visualização............................................................................................... 31
2.3.1. O modelo Cíclico de Visualização. ................................................................................ 32
2.3.2. O modelo de Haber e McNabb. .................................................................................... 33
2.4. Dados Científicos ................................................................................................................ 34
2.4.1. Dimensão........................................................................................................................... 34
2.4.2. Campo................................................................................................................................ 35
2.4.3. Tipo .................................................................................................................................... 35
2.4.4. Posto .................................................................................................................................. 35
2.4.5. Estrutura de malha........................................................................................................... 35
2.4.6. Agregação .......................................................................................................................... 36
2.5. Técnicas de Visualização. ................................................................................................... 36
2.5.1. Técnicas para Pontos...................................................................................................... 37
2.5.2. Técnicas para Campos Escalares. .................................................................................. 39
2.5.3. Técnicas para Campos Vetoriais. ................................................................................... 43
2.5.4. Técnicas para Campos Tensoriais................................................................................. 44
2.6. Sistemas de Visualização .................................................................................................... 44
2.6.1. Bibliotecas Gráficas.......................................................................................................... 45
2.6.2. Sistemas de Visualização Interativos ............................................................................. 45
2.6.3. Construtores de Aplicação.............................................................................................. 46
2.7. Modos de Interação. ........................................................................................................... 46
2.8. Armazenamento de Dados. ............................................................................................... 48
2.8.1. CDF e netCDF................................................................................................................. 49
2.8.2. HDF ................................................................................................................................... 49
2.8.3. FITS ................................................................................................................................... 50
CAPÍTULO 3 UM MODELO DE VISUALIZAÇÃO DE DADOS
ASTRONÔMICOS ESPECTRAIS................................................. 51
3.1. Introdução ............................................................................................................................ 51
3.2. O Modelo Desenvolvido.................................................................................................... 52
3.2.1. Aquisição dos dados. ....................................................................................................... 53
3.2.2. Pré-processamento........................................................................................................... 54
3.2.3. Visualização e Pós-processamento Numérico. ............................................................ 55
3.2.4. Análise e Interpretação.................................................................................................... 55
3.2.5. Armazenamento e Disseminação de Resultados. ........................................................ 56
3.3. Tipos de Dados.................................................................................................................... 56
3.4. Aplicação ao BSS................................................................................................................. 59
CAPÍTULO 4 SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS DO BSS ....................... 61
4.1. Introdução ............................................................................................................................ 61
4.2. Descrição do Atual Sistema de Aquisição de Dados. ................................................... 61
4.3. Interface Gráfica.................................................................................................................. 64
4.4. Digitalização dos Dados..................................................................................................... 65
4.5. Formato dos Arquivos de Saída ........................................................................................ 68
4.6. Aquisição de Tempo do GPS. ........................................................................................... 69
4.6.1. Rotina de Aquisição de Tempo...................................................................................... 70
4.6.2. Atraso na Comunicação da RS232................................................................................. 70
CAPÍTULO 5 DESCRIÇÃO DO BSSVIEW.......................................................... 71
7
5.1. Introdução ............................................................................................................................ 71
5.2. Arquitetura do BSSView ....................................................................................................72
5.3. Área Comum de Dados...................................................................................................... 73
5.4. Interface Gráfica de Usuário ............................................................................................. 75
5.5. Módulo de Pré-processamento ......................................................................................... 77
5.5.1. Procedimentos de Entrada e Saída de Dados. ............................................................. 78
5.5.2. Procedimentos de Transformação de Dados............................................................... 79
5.5.3. Calibração.......................................................................................................................... 82
5.6. Módulo de Visualização...................................................................................................... 84
5.6.1. VIS2D. ............................................................................................................................... 85
5.6.2. VIS1D. ............................................................................................................................... 87
5.7. Visualização em Tempo Quase Real ................................................................................ 88
CAPÍTULO 6 RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES FINAIS........................... 89
6.1. Resultados............................................................................................................................. 89
6.1.1. Trânsito Solar.................................................................................................................... 89
6.1.2. Estruturas Finas................................................................................................................ 92
6.2. Explosões Tipo III.............................................................................................................. 96
6.3. Consideração Finais ............................................................................................................ 98
CAPÍTULO 7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................101
APÊNDICE A EXEMPLO DE UMA SESSÃO DE UTILIZAÇÃO DO
BSSVIEW .......................................................................................105
8
LISTA DE FIGURAS
Pág.
1.1 -
Diagrama de blocos do BSS. ............................................................................................ 23
2.1 -
Imagem de um espectro dinâmico obtido pelo BSS e visualizado através do
sistema de tratamento e visualização de dados espectrais desenvolvido
(BSSView). .......................................................................................................................... 31
2.2 -
O modelo cíclico de visualização..................................................................................... 33
2.3 -
O modelo de Haber e McNabb....................................................................................... 34
2.4 -
Exemplos de estruturas de malhas 2D. .......................................................................... 36
2.5 -
Distâncias dos planetas em relação ao Sol ..................................................................... 38
2.6 -
Um exemplo do uso de Chernoff Faces. ........................................................................... 39
2.7 -
Gráfico de linha da função matemática f(x) = sin(x^2). .............................................. 40
2.8 -
Exemplo de um histograma de uma população categorizada por sua renda ............ 40
2.9 -
Mapa de isolinhas para a função f(x,y)=sin(cos(x))+sin(y)/y...................................... 41
2.10 - Visualização em superfície da função f(x,y)=sin(cos(x))+sin(y)/y ............................. 42
2.11 - Imagem bi-dimensional da funcão f(x,y)=sin(cos(x))+sin(y)/y.................................. 42
2.12 - Esquematização de um campo vetorial visualizado no plano. .................................... 44
2.13 - Pós-processamento............................................................................................................ 46
2.14 - Visualização em tempo real .............................................................................................. 47
2.15 - Controle interativo sobre a aquisição e visualização dos dados................................. 47
3.1 -
Ciclo de visualização proposto, mostrando o fluxo de controle e de dados............. 53
3.2 -
Modelo de um sistema para visualização e análise de dados espectrais,
enfatizando o fluxo e a transformação dos dados através do sistema. ...................... 58
3.3 -
Arquitetura do BSS, enfatizando o fluxo de dados entre os módulos
computacionais desenvolvidos......................................................................................... 60
4.1 -
Estrutura do sistema de aquisição de dados do BSS. ................................................... 63
4.2 -
Interface de usuário do SAD_BSS para entrada dos parâmetros de aquisição......... 64
4.3 -
Interface para monitoramento da aquisição dos dados............................................... 65
4.4 -
Esquema de digitalização do sinal proveniente do analisador espectral. ................... 66
4.5 -
Fluxograma simplificado de uma rotina de digitalização.. ........................................... 67
4.6 -
Definição do cabeçalho de informações de um arquivo de dados “ESP”. ............... 68
4.7 -
Formato da matriz de dados obtida pelo sistema de aquisição................................... 68
4.8 -
Esquema da obtenção do tempo GPS............................................................................ 69
5.1 -
Camadas de software relativas ao BSSView................................................................... 72
5.2 -
Arquitetura funcional do BSSView. ................................................................................ 72
5.3 -
Definição de uma estrutura dataset em IDL. .................................................................. 74
5.4 -
A área comum de dados do BSSView. ........................................................................... 75
5.5 -
Organização hierárquica da interface principal do BSSView. ..................................... 76
5.6 -
Viualização da interface gráfica de usuário do BSSView mostrando o acesso a
alguns sub-menus desta..................................................................................................... 77
5.7 -
Procedimentos de transformação de dados implementados no protótipo do
BSSView. ............................................................................................................................. 79
5.8 -
Perfil temporal de um canal (1130 MHz), observado durante um trânsito solar
em 31/01/1999, sem integração no tempo. .................................................................. 80
5.9 -
Perfil temporal de um canal de frequência (1130 MHz), observado durante um
trânsito solar em 31/01/1999, após integração em um intervalo de 2,5
segundos.............................................................................................................................. 81
5.10 - Tela Principal do módulo de visualização VIS2D......................................................... 85
5.11 - Técnicas de visualização utilizadas pelo VIS2D. Exemplo da sobreposição de
uma imagem 2D, um gráfico de superfícies e um gráfico de isolinhas.
86
5.11 - Interface principal do VIS1D...........................................................................................87
6.1 -
Espectro de um trânsito solar obtido em 31/01/99. Em (a) o eixo horizontal
representa o tempo em UT, e o eixo vertical a frequência em MHz. ........................ 90
6.2 -
Técnicas de visualização disponíveis no BSSView........................................................ 91
6.3 -
Exemplo do uso do BSSView na análise visual do espectro dinâmico de uma
estrutura fina, destacando o recurso de zoom e o uso de múltiplas técnicas de
visualização em regiões pré-selecionadas. ...................................................................... 92
6.4 -
Estruturas finas observadas em 26/08/99..................................................................... 93
6.5 -
Espectro dinâmico e múltiplos perfis temporal de estruturas finas observadas
em 29/04/98, destacando o uso do recurso de zoom recursivamente.
94
6.6 -
Espectro dinâmico de uma estrutura fina “zebra pattern” observada em
19/03/99............................................................................................................................. 89
6.7 -
Espectro dinâmico de uma explosão tipo III observada em 13/09/99 pelo
BSS. ...................................................................................................................................... 90
6.8 -
Recursos do BSSView na análise visual de uma explosão tipo III. ............................ 91
A1 -
Procedimento para leitura de um arquivo de dados utilizando o BSSView
A2 -
Procedimento para realização de operações de tratamento com o BSSView. ........107
A3 -
Exemplo de uso da interface do VIS2D.......................................................................109
A4 -
Múltiplas tecnicas de visualização sobre uma região pre-selecionada. .....................109
A5 -
Interface de usuário do VIS1D......................................................................................110
A6 -
Interface de tratamento de imagens do BSSView .......................................................111
106
LISTA DE TABELAS
Pág.
1.1 - Lista de parâmetros do BSS ................................................................................................ 22
1.2 - Fluxo médio dos dados adquiridos pelo bss para uma determinada resolução
temporal e espectral.............................................................................................................. 25
2.1 - Células primitivas de uma estrutura associadas a dimensionalidade de um
conjunto de dados. ............................................................................................................... 36
4.1 - Listas das rotinas de digitalização disponíveis no sistema de aquisição de dados
do BSS. ................................................................................................................................... 63
6.1 - Listas dos exemplos apresentados...................................................................................... 89