一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法技术

本发明专利技术涉及一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，属于气象雷达产品应用领域。本发明专利技术为融合S波段天气雷达和Ka波段云雷达反射率，利用两部雷达体扫模式下的基数据，通过S波段天气雷达质量控制、三维分层格点化，Ka波段云雷达质量控制、反射率衰减订正、三维分层格点化，在两部雷达重合区域采用最大值法计算各层反射率，最终实现两部雷达的分层及组合反射率的产品融合。该方法实现了S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合，增强了雷达从弱降水到显著降水以及对流天气全生命周期的监测能力，适用于天气监测预警、降水和云物理分析。物理分析。物理分析。

【技术实现步骤摘要】
一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法


[0001]本专利技术属于气象雷达产品应用领域，具体涉及一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法。

技术介绍

[0002]我国已经建成了S、C、X波段厘米波天气雷达网，在降水、灾害性天气的监测中提供了坚实的保障基础。但是灾害性天气早期发展的弱回波和毛毛雨等弱降水回波的监测能力还存在明显不足。鉴于此，部分保障部门在已有天气雷达的基础上补充建设Ka、W波段毫米波云雷达以提高弱回波的早期监测能力。由于云雷达在保障部门中使用仍然较少，而且天气雷达和云雷达属于不同的探测体制，产品一般都是分开显示，另外云雷达的毫米波在穿过显著降水和发展旺盛对流时衰减明显，导致当前两类反射率产品的融合工作国内还很少涉及。而本文提出的两类雷达反射率产品融合方法可以有效解决该问题。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，以解决当前两类气象雷达产品反射率的数据融合问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，该方法包括如下步骤：
[0007]S1、S波段天气雷达质量控制和三维分层格点化
[0008]S11、基数据解析
[0009]S波段天气雷达6分钟完成1次体扫并生成1个基数据文件；包括9个仰角和360个方位角，其中仰角对应0.5
°
、1.5
°
、2.5
°
、3.5
°
、4.5
°
、5.5
°
、10
°
、15
°
、19
°
；方位角范围在0
‑
360
°
，间隔1
°
；雷达的水平和垂直波束宽度均为1
°
；有效探测距离为210km，距离库为300m；按照雷达约定格式读取逐个仰角的反射率数据；
[0010]S12、天气雷达反射率数据质量控制
[0011]去掉非回波，去掉各仰角面上分散孤立的回波，进行同一仰角水平纹理质量控制，进行低仰角垂直差值质量控制；
[0012]S13、三维分层格点化
[0013]雷达球坐标系转换成笛卡尔坐标系；将雷达的仰角、方位角、斜距转换成经度、纬度、高度，对雷达各仰角上的反射率进行三维分层格点化；水平分辨率为0.003
°×
0.003
°
；垂直层次由1
‑
10km，间隔1km；雷达探测距离为210km；结合水平分辨率，定好笛卡尔坐标系中的东西方向起始和终止经度、南北方向起始和终止纬度以及相应的水平网格点；
[0014]综合雷达波束宽度，逐仰角逐方位计算反射率所在位置对应的经度、纬度、高度区域；在垂直方向上采用线性插值，得到规定高度上反射率对应的经度和纬度区域；在水平方
向上，如果指定高度的一个格点对应多个仰角和方位角数据，取反射率最大值作为该格点反射率；
[0015]S2、ka波段天气雷达质量控制、反射率衰减订正、三维分层格点化
[0016]S21、基数据解析
[0017]Ka波段云雷达8分钟完成1次体扫并生成1个基数据文件；包括7个仰角和360个方位角，其中仰角对应5
°
、10
°
、20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、80
°
；方位角范围在0
‑
360
°
，间隔1
°
；雷达的水平和垂直波束宽度均为0.4
°
；有效探测距离为30km，距离库为30m；按照云雷达约定格式获取逐个仰角的反射率数据；
[0018]S22、云雷达反射率质量控制
[0019]去掉40
°
以下仰角面上高度较低的雷达反射率回波数据；去掉非回波，去掉各仰角面上分散孤立的回波，进行同一仰角水平纹理质量控制，进行低仰角垂直差值质量控制；
[0020]S23、反射率衰减订正
[0021]采用逐库订正的方法，订正云水含量较多以及降水对云雷达反射率的衰减；
[0022]S24、三维分层格点化
[0023]雷达球坐标系转换成笛卡尔坐标系，将雷达的仰角、方位角、斜距转换成经度、纬度、高度，对雷达各仰角上的反射率进行三维分层格点化；水平分辨率为0.003
°×
0.003
°
；垂直层次由1
‑
5km，间隔1km；结合水平分辨率，定好笛卡尔坐标系中的东西方向起始和终止经度、南北方向起始和终止纬度以及相应的水平网格点；
[0024]不考虑雷达波束宽度，逐仰角逐方位计算反射率所在位置对应的经度、纬度、高度区域；在垂直方向上采用线性插值，得到规定高度上反射率对应的经度和纬度区域；在水平方向上，如果指定高度的一个格点对应多个仰角和方位角数据，取反射率最大值作为该格点反射率；
[0025]S3、两部雷达反射率融合及产品输出：
[0026]S31、两部雷达反射率融合处理
[0027]在天气雷达和云雷达布站时，云雷达位于天气雷达探测区域内部；针对垂直1
‑
5km分层反射率重合区域，采用最大值方法进行处理；即同一格点对应两部雷达反射率值，取值最大的雷达反射率权重设为1，另一部雷达权重设为0，进行权重求和得到分层反射率值；
[0028]组合反射率为单层产品；对水平方向上的每一个格点，沿1
‑
10km取该格点对应的反射率最大值，生成组合反射率产品；
[0029]S32、融合产品存储及输出
[0030]将三维分层格点反射率和组合反射率产品规定为short类型，然后写成netcdf
‑
4格式，并利用netcdf的压缩方案存储反射率产品。
[0031](三)有益效果
[0032]本专利技术提出一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，为融合S波段天气雷达和Ka波段云雷达反射率，利用两部雷达体扫模式下的基数据，通过S波段天气雷达质量控制、三维分层格点化，Ka波段云雷达质量控制、反射率衰减订正、三维分层格点化，在两部雷达重合区域采用最大值法计算各层反射率，最终实现两部雷达的分层及组合反射率的产品融合。该方法实现了S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合，增强了雷达从弱降水到显著降水以及对流天气全生命周期的监测能力，适用于天气监测预警、降水和云物
理分析。
[0033]本专利技术提出的用雷达基数据将S波段天气雷达和Ka波段云雷达反射率进行融合的方法，实现了雷达从弱降水云到显著降水云、从对流初生到对流发展旺盛等天气系统的全生命周期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、S波段天气雷达质量控制和三维分层格点化S11、基数据解析S波段天气雷达6分钟完成1次体扫并生成1个基数据文件；包括9个仰角和360个方位角，其中仰角对应0.5
°
、1.5
°
、2.5
°
、3.5
°
、4.5
°
、5.5
°
、10
°
、15
°
、19
°
；方位角范围在0
‑
360
°
，间隔1
°
；雷达的水平和垂直波束宽度均为1
°
；有效探测距离为210km，距离库为300m；按照雷达约定格式读取逐个仰角的反射率数据；S12、天气雷达反射率数据质量控制去掉非回波，去掉各仰角面上分散孤立的回波，进行同一仰角水平纹理质量控制，进行低仰角垂直差值质量控制；S13、三维分层格点化雷达球坐标系转换成笛卡尔坐标系；将雷达的仰角、方位角、斜距转换成经度、纬度、高度，对雷达各仰角上的反射率进行三维分层格点化；水平分辨率为0.003
°×
0.003
°
；垂直层次由1
‑
10km，间隔1km；雷达探测距离为210km；结合水平分辨率，定好笛卡尔坐标系中的东西方向起始和终止经度、南北方向起始和终止纬度以及相应的水平网格点；综合雷达波束宽度，逐仰角逐方位计算反射率所在位置对应的经度、纬度、高度区域；在垂直方向上采用线性插值，得到规定高度上反射率对应的经度和纬度区域；在水平方向上，如果指定高度的一个格点对应多个仰角和方位角数据，取反射率最大值作为该格点反射率；S2、ka波段天气雷达质量控制、反射率衰减订正、三维分层格点化S21、基数据解析Ka波段云雷达8分钟完成1次体扫并生成1个基数据文件；包括7个仰角和360个方位角，其中仰角对应5
°
、10
°
、20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、80
°
；方位角范围在0
‑
360
°
，间隔1
°
；雷达的水平和垂直波束宽度均为0.4
°
；有效探测距离为30km，距离库为30m；按照云雷达约定格式获取逐个仰角的反射率数据；S22、云雷达反射率质量控制去掉40
°
以下仰角面上高度较低的雷达反射率回波数据；去掉非回波，去掉各仰角面上分散孤立的回波，进行同一仰角水平纹理质量控制，进行低仰角垂直差值质量控制；S23、反射率衰减订正采用逐库订正的方法，订正云水含量较多以及降水对云雷达反射率的衰减；S24、三维分层格点化雷达球坐标系转换成笛卡尔坐标系，将雷达的仰角、方位角、斜距转换成经度、纬度、高度，对雷达各仰角上的反射率进行三维分层格点化；水平分辨率为0.003
°×
0.003
°
；垂直层次由1
‑
5km，间隔1km；结合水平分辨率，定好笛卡尔坐标系中的东西方向起始和终止经度、南北方向起始和终止纬度以及相应的水平网格点；不考虑雷达波束宽度，逐仰角逐方位计算反射率所在位置对应的经度、纬度、高度区域；在垂直方向上采用线性插值，得到规定高度上反射率对应的经度和纬度区域；在水平方向上，如果指定高度的一个格点对应多个仰角和方位角数据，取反射率最大值作为该格点
反射率；S3、两部雷达反射率融合及产品输出：S31、两部雷达反射率融合处理在天气雷达和云雷达布站时，云雷达位于天气雷达探测区域内部；针对垂直1
‑
5km分层反射率重合区域，采用最大值方法进行处理；即同一格点对应两部雷达反射率值，取值最大的雷达反射率权重设为1，另一部雷达权重设为0，进行权重求和得到分层反射率值；组合反射率为单层产品；对水平方向上的每一个格点，沿1
‑
10km取该格点对应的反射率最大值，生成组合反射率产品；S32、融合产品存储及输出将三维分层格点反射率和组合反射率产品规定为short类型，然后写成netcdf
‑
4格式，并利用netcdf的压缩方案存储反射率产品。2.如权利要求1所述的S波段天气雷达和Ka波段云雷达的反射率融合方法，其特征在于，所述步骤S12中去掉非回波的过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：施萧，张滢，贵志成，杨查，许平平，刘宸钊，姚合茂，陈峥光，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三七九六部队，
类型：发明
国别省市：