Die Arbeit als PDF - Universität Osnabrück

2 Einleitung
2 Einleitung
2.1 Motivation
In der heutigen Zeit gewinnt die Präsentation von Produkten, Ideen aber auch von wissenschaftlichen
Ergebnissen zusehends an Bedeutung. Insbesondere gilt dies für Forschungszweige,
in denen es große Datenmengen zu überblicken gilt. Hier können durch grafisches
Darstellen der Messwerte selbst kleine Besonderheiten oder auch Fehler unmittelbar erkannt
werden. Außerdem kann auf diese Weise auch ein Laie in einem Maße Einblick in die aktuelle
Forschung nehmen, der ihm sonst aufgrund der Komplexität der Materie verwehrt bliebe.
Wer kennt nicht beispielsweise Google Earth [Google], das Programm, mit dem Sattelitenbilder
der Erdoberfläche im Internet auf eindrucksvolle Weise angezeigt werden können? Es
ist dabei sowohl die Betrachtung der gesamten Erde als auch von Ausschnitten aus einem beliebigen
Winkel möglich. Bewegt sich die Kamera näher an die Erde, wird diese mit immer
detaillierteren Oberflächentexturen versehen, welche dynamisch über das Netz nachgeladen
werden. Bislang wurde allerdings bei Google Earth die Veranschaulichung der zeitlichen Änderung
der Daten, die gerade beim Klima von höchster Bedeutung ist, vernachlässigt. Dies
bleibt weiterhin dem Fernsehwetterbericht und einigen Webseiten mit zumeist gering aufgelösten
Filmchen wie beispielsweise animierten GIFs vorenthalten, bei denen jedoch keinerlei
Interaktion möglich ist. Daher soll die vorliegende Arbeit einen Weg aufzeigen, Klima- und
Wetterdaten angemessen der breiten Öffentlichkeit im Internet präsentieren zu können.
2.2 Eigene Vorarbeit
Für meine im März 2005 fertiggestellte Bachelorarbeit [Wenke] ist ein Programm entstanden,
welches orts- und zeitabhängige Klimasimulationsdaten (Temperatur, Bewölkungsdichte und
Wind) in Echtzeit einlesen und auf eine Erdkugel projiziert darstellen kann. Das Programm
ist in C++ geschrieben und verwendet die OpenGL API [OGL] zum effizienten Rendern der
3D-Grafik. Damit ist die Applikation in der Lage, Klimadaten aus lokal vorliegenden Dateien
durch eine optisch ansprechende Animation anzuzeigen.
2.3 Ziele der Arbeit
Google Earth stand zusammen mit meiner Bachelorarbeit Pate für ein im Rahmen dieser Masterarbeit
entstandenes Programm, welches wie Google Earth die gewünschten Daten über das
Internet bezieht und zusätzlich um die zeitliche Dimension erweitert wurde. Bedingt durch
die im Vergleich zu einer lokalen Festplatte geringe Datenübertragungsrate aktueller DSL-
Internetanschlüsse ergibt sich die Minimierung der zu übertragenden Datenmenge als zentrales
Ziel der Arbeit. Sinnvoll ist in diesem Zusammenhang vor allem ein Datenlademechanismus,
der ausschließlich die u.a. in Abhängigkeit des Sichtfelds benötigte Teilmenge der Wetterdaten
anfordert und nicht etwa sequentiell aus einer Datei auslesen muss. Außerdem soll
das Programm plattformunabhängig sein und in eine Webseite eingebettet werden können,
weshalb C++ als Programmiersprache ausscheidet. Stattdessen wird ein von Grund auf neu
entwickeltes Java-Applet, das mithilfe von JOGL [JOGL] die OpenGL API nutzt, eingesetzt.
Abbildung 1 zeigt das in einem Browser laufende Applet. Zweiter zentraler Punkt ist die Entwicklung
fortschrittlicherer Visualisierungsalgorithmen zur Verbesserung der Darstellungsqualität
insbesondere bei geringer aufgelösten Daten und zum deutlicheren Hervorheben der
jeweiligen datenspezifischen Merkmale. Da die verschiedenen Klima- und Wetterelemente
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