1.基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1)搭建3D环境，设计一个场景并根据球面体绘制方法构造一个球形代理几何；

步骤2)获取由Natural Earth提供的地图数据，并对地图数据进行预处理，再绘制到步骤1)设计场景中的球体上；

步骤3)获取由美国国家气象局操作的全球预报系统生成的天气数据，并对天气数据进行预处理，预测每天生成四次，可从NOMADS下载，这些文件是GRIB2格式，包含超过300条记录；

步骤4)对步骤3)中的数据进行风向快速参考，用于转换向量风分量、风速和风向；

步骤5)对经步骤4)处理后获得转换后的向量风分量再进行地转风近似求解；

步骤6)将步骤5)处理后的数据投影到步骤2)的球体上；投影方法如下：采用双线性内插先在x轴上执行线性插值，然后再在y轴上执行线性插值，尽管每个步骤在采样值和位置中是线性的，但是内插作为整体不是线性的，而是在采样位置的二次方，为了获取函数f在点(x，y)上的值，已知四个点Q11＝(x1，y1)，Q12＝(x1，y2)，Q21＝(x2，y1)和Q22＝(x2，y2)的f的值，首先在x方向进行线性插值，产生：再通过在y方向上内插来获得期望的估计：

步骤7)有限差分近似用于在步骤6)插值过程期间估计失真，确保风粒子路径被正确渲染，得到可视化结果；

步骤8)交互设计，根据需求采用手势交互技术定义各种操作手势，实现全球气候矢量场数据可视化，操作手势包括水平竖直移动、旋转、放大及缩小。

2.根据权利要求1所述的基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于步骤1)的球面体绘制方法如下：球面体绘制方法基于传统的光线投射算法，采用球面坐标表达构造一个球形代理几何，并以球面坐标系的三个空间维度坐标作为纹理坐标，以归一化后的三维体数据作为纹理坐标，以所述球形代理几何作为载体构造三维体数据的三维体纹理，而在绘制过程前，又将球面坐标转换回直角坐标表达，通过求解二次方程计算投射光线与代理几何的交点，具体为：设当前相机视点位置为(x0,y0,z0),光线方位为单位向量(xd,yd,zd)，则得到其参数化方程：x＝x0+xd×t

y＝y0+yd×t

z＝z0+zd×t

由于球形代理几何中心点为(0,0,0)，可以由方程 来表达，将投射光线参数化方程带入，得到：A×t2+B×t2+C＝0，其中， B＝2×(x0xd+y0yd+z0zd),

若二次方程无解，则相机视点在球体外且投射光线与代理几何不相交；若有解，则根据解得情况计算不同的光线积分的初始点和光线积分的终止点，获得当前光线位置转化为球面坐标。

3.根据权利要求1所述的基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于步骤2)中的地图数据预处理方法如下：将所获取的地图数据为GeoJSON格式转换为D3.js适用的TopoJSON格式，即首先在processing中安装GDAL和TopoJSON，然后将GeoJSON数据文件中边界线记录次数改为一次，且将浮点数据转换为整数形式。

4.根据权利要求1所述的基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于步骤4)中的风向快速参考方法如下：由于所得到的气象风数据以角度表示，为方便计算，将角度转化成度，通过乘以DperR(180/π＝57.29578)将角度转换为度，并通过乘以RperD(π/180＝0.01745329)将角度转换为弧度：地理风坐标系：Ugeo，Vgeo；

+Ugeo分量代表风向东，即西风；-Ugeo表示风向西，即东风；

+Vgeo是风向北，即南风；

地理风向：Dirgeo是相对于真正北方的方向，其中0＝北，90＝东，180＝南，270＝西，Dirgeo＝atan2(-Ugeo，-Vgeo)*DperR＝270-(atan2(Vgeo，Ugeo)*DperR)；

水平风速Spd：Spd＝sqrt(Ugeo*Ugeo+Vgeo*Ugeo)；要从Dirgeo和Spd转换为Ugeo和Vgeo：Ugeo＝-Spd*sin(Dirgeo*RperD)；Vgeo＝-Spd*cos(Dirgeo*RperD)。

5.根据权利要求1所述的基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于步骤5)中的地转风近似求解如下：步骤4)的风向快速参考转换了向量风分量，近似被分解成其两个水平分量U和V，U分量表示风的东西分量，V分量表示南北分量，风的U分量和V分量的两个公式如下：U＝((Y1-Y0)×R×Tavg×ln(P0/P1))/(2×omega×sin(lat)×D2)，V＝((X1-X0)×R×Tavg×ln(P1/P0))/(2*omega×sin(lat)×D2)其中：(Y1-Y0)为当前位置和另一个参考点之间的距离的南北分量的差值，以米为单位；

(X1-X0)为当前位置和另一个参考点之间的东西向分量的差值，以米为单位；

R为干燥空气的平均气体常数，为287焦耳/千克*开氏度；

Tavg为当前位置和另一个参考点之间的平均温度，单位为开氏温标；

P0为当前所在位置的大气压力；

P1为另一个参考点处的大气压力；

omega为地球旋转的角速度＝7.292×10-5倒数秒；

Sin(lat)为当前所在位置的纬度的sin函数；

D为当前位置与另一个参考点之间的距离，以米为单位。

6.根据权利要求1所述的基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于步骤7)中的有限差分近似如下：首先投影坐标(x，y)相对于球面坐标(lat，lon)的所有四个一阶导数＝(phi，lambda)：dx/d(phi)，dx/d(lambda)，dy/d(phi)，dy/d(lambda),在距离h＝10-5.2弧度处使用一阶中心有限差分估计,要在点(phi，lambda)获得dx/d(phi)，投影点(phi-h/2,lambda)-->(x0,y0)(phi+h/2,lambda)-->(x1,y1)使用估计值

dx/d(phi)＝(x1-x0)/h

dy/d(phi)＝(y1-y0)/h

同样，投影点

(phi,lambda-h/2)-->(x2,y2)(phi,lambda+h/2)-->(x3,y3)并使用估计

dx/d(lambda)＝(x3-x2)/h

dy/d(lambda)＝(y3-y2)/h。

7.根据权利要求1所述的基于VR及手势交互技术的全球气候矢量场数据可视化方法，其特征在于步骤8)中的手势交互技术如下：

1)leap motion首先从双目摄像头采集操作者手势动作的左右视觉图像；

2)经过立体标定后获取经过校准的立体图像对后，进行立体匹配，获得视差图像；

3)再利用摄像机的内参数及外参数进行三角计算获取深度图像，然后对左或右视觉图像使用手势分割算法处理，分割出人手所在的初始位置信息；

4)预先设定阈值，当人手左右水平移动超过阈值，即对地球进行水平移动；当人手竖直移动超过阈值，即对地球进行竖直移动；人手五指握拳，实现缩小操作；人手由拳展开，实现放大操作；手掌旋转超过阈值角度，即对地球进行旋转。