一种雷达垂直累积液态水含量反演方法技术

本发明专利技术公开了一种雷达垂直累积液态水含量反演方法，包括：利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据；分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子；利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子；基于所述各采样点的目标反射率因子进行计算，获得垂直累积液态含水量。本发明专利技术利用两个工作波长不同的雷达来获取探测数据，并利用模糊逻辑算法对获取的探测数据中的反射率因子进行融合，使得基于反射率因子计算的云中的液态含水量更加准确，提高了对强天气过程预报的准确度。

An inversion method of radar vertical accumulation liquid water content

【技术实现步骤摘要】
一种雷达垂直累积液态水含量反演方法
本专利技术涉及气象观测
，特别涉及一种基于雷达的液态含水量的检测方法。
技术介绍
对强降水、冰雹等中小尺度强对流灾害天气的监测不仅是广大气象、水文科研工作人员所关注的焦点，同时也对社会生产有着深远的影响，中小尺度强对流灾害天气一般发生水平范围在几百米到几十公里，周期只有几十分钟至几个小时，具有水平范围较小，发展迅速，灾害后果严重的特点，实际应用表明垂直累积液态含水量(VIL)是判别暴雨和冰雹等强对流灾害性天气的有效工具之一，同时也对于小范围的降水也有一定的预报作用。目前主流的探测天气的方式为自动气象站、微波辐射计、卫星遥感以及天气雷达等，相比于其他观测手段，气象雷达具有灵敏度高、可以全天时全天候观测等的特点，可对云中液态水含量做出较好的反演，VIL最早被美国气象学家用于强对流天气的预报，结果表明VIL与降水密切相关，随着中国新一代天气雷达网的建设，我国也利用了VIL进行了降水估测和冰雹的预测，并且将VIL作为进行人工增雨作业区域的选择依据之一。常规情况下在计算垂直累积液态含水量时一般使用气象雷达的体积扫描数据进行离散求和的方法，但由于中小尺度强对流灾害天气发生范围小，发展尺度快等因素的限制，传统方法计算垂直累积液态含水量的分辨率不高、对强天气过程预报准确率也较低，继而会对云体结构演变态势推演、中小尺度强对流气象灾害的监测预警和人工影响天气等相关工作产生一定的影响。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种雷达垂直累积液态水含量反演方法，用于解决现有技术中液态含水量检测准确率较低的问题。为了解决上述技术问题，本申请的实施例采用了如下技术方案：一种雷达垂直累积液态水含量反演方法，包括如下步骤：利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据；分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子；利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子；基于所述各采样点的目标反射率因子进行计算，获得垂直累积液态含水量。可选的，所述利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据，具体包括：获取第一雷达在垂直顶空连续观测模式下扫描获得的第一回波数据，并获取第二雷达在垂直顶空连续观测模式下扫描获得的第二回波数据；其中，所述第一雷达的工作波长与所述第二雷达的工作波长不同。可选的，分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子，具体包括：对所述第一回波数据进行提取，以获取各采样时间下的各采样点的第一反射率因子；对所述第二回波数据进行提取，以获取各采样时间下的各采样点的第二反射率因子。可选的，所述利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子，具体包括：基于各采样时间下的各采样点的第一反射率因子，利用预设的与各类别对应的第一隶属度函数分别进行计算，获得各采样时间下的各采样点的第一反射率因子隶属于各类别的第一隶属度；基于各采样时间下的各采样点的第二反射率因子，利用预设的与各类别对应的第二隶属度函数分别进行计算，获得各采样时间下的各采样点的第二反射率因子隶属于各类别的第二隶属度；基于同一采样时间下的同一采样点的第一反射率因子的各第一隶属度以及第二反射率因子的各第二隶属度进行计算，以确定各采样时间下的各采样点所属的类别；根据所述各采样时间下的各采样点所属的类别，确定目标反射率因子融合公式；利用与各采样时间下的各采样点对应的目标反射率因子融合公式，对各采样时间下的各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得目标反射率因子。可选的，所述基于所述各采样点的目标反射率因子进行计算，获得云中液态水含量，具体包括：确定云底高度以及云顶高度；基于各采样时间下各采样点的反射率因子、云底高度以及云顶高度，利用预设的液态含水量计算公式进行计算，获得垂直累积液态含水量。可选的，所述方法还包括对各采样时间下的各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行预处理，以获得有效的第一反射率因子以及有效的第二反射率因子。可选的，所述第一雷达与所述第二雷达间隔预定距离。本专利技术实施例的有益效果在于：利用两个工作波长不同的雷达来获取探测数据，并利用模糊逻辑算法对两个雷达获取的探测数据中的反射率因子进行融合，使得基于反射率因子计算的云中的液态含水量更加准确，提高了对强天气过程预报的准确度。附图说明图1为本专利技术实施例雷达垂直累积液态水含量反演方法的流程图；图2为本专利技术实施例第一雷达和第二雷达联合探测示意图；图3为模糊逻辑算法框架图。具体实施方式此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。本专利技术实施例提供一种雷达垂直累积液态水含量反演方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤一、利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据；步骤二、分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子；步骤三、利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子；步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达垂直累积液态水含量反演方法，其特征在于，包括如下步骤：/n利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据；/n分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子；/n利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子；/n基于所述各采样点的目标反射率因子进行计算，获得垂直累积液态含水量。/n

【技术特征摘要】
1.一种雷达垂直累积液态水含量反演方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据；
分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子；
利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子；
基于所述各采样点的目标反射率因子进行计算，获得垂直累积液态含水量。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用第一雷达获取第一回波，利用第二雷达获取第二回波，以得到第一回波数据和第二回波数据，具体包括：
获取第一雷达在垂直顶空连续观测模式下扫描获得的第一回波数据，并获取第二雷达在垂直顶空连续观测模式下扫描获得的第二回波数据；
其中，所述第一雷达的工作波长与所述第二雷达的工作波长不同。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别对所述第一回波数据和第二回波数据进行提取，获得各采样点的第一反射率因子以及各采样点的第二反射率因子，具体包括：
对所述第一回波数据进行提取，以获取各采样时间下的各采样点的第一反射率因子；
对所述第二回波数据进行提取，以获取各采样时间下的各采样点的第二反射率因子。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用模糊逻辑算法将各采样点的第一反射率因子和第二反射率因子进行融合，获得各个采样点的目标反射率因子，具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭维贤，郑翔天，黄平平，徐伟，乞耀龙，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙;15