【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气象遥感，特别是涉及一种应用于全球降水测量计划(gpm)中的双频降水雷达(dpr)的三维降水检测方法。
技术介绍
1、降水是全球水通量循环的重要组成部分，其时空分布影响着全球大气循环、气候变化以及水文平衡等过程，因此准确获取降水信息是理解全球水循环及能量平衡的基础和支撑，同时对各类相关科学研究具有重要意义。
2、全球卫星降水计划(global precipitation measurement，gpm)是由美国宇航局(nasa)和日本宇宙航空研究开发机构(jaxa)合作开发的一个国际卫星任务，旨在提供全球范围内的降水量观测。gpm卫星使科学家能够更好地了解地球的水循环以及与之相关的天气和气候模式。gpm任务的核心卫星于2014年发射升空，其上搭载的双频降水测量雷达(dpr)是gpm任务的主要仪器之一，它可以对降水进行三维探测。它发射两个不同频率的雷达波，一个是ku频段，另一个是ka频段。通过比较两个频率回波的差异，dpr能够区分雨滴的大小和类型，从而提供更精确的降水数据。
3、那么对于测量降水来讲，降水检测是否准确，即当前卫星探测到的三维空间中是否真的有降水发生就显得至关重要。
4、依据2020年6月gpm官方发布的v06x版本的算法文档中，降水检测算法为一维检测方法，主要分为两个步骤进行：
5、第一步是对所有在binclutterfreebottom以上的距离库进行分类。dpr雷达在垂直方向上探测共175层，每层相当于一个距离库。每个卫星扫描点在垂直方向上都由这17
6、第二步是基于flagecho的结果，对所有非缺失数据的角度库进行整体降水判定。如果在175个距离库中有连续超过5个距离库检测到降水(即连续超过5个距离库的flagecho值为1)，则判定该角度库下的卫星扫描点发生了降水事件。这一判定结果被记录在flagprecip中，表示在整个垂直175层中是否发生了降水。flagprecip是一个二维数据集，它记录了卫星扫描方向和飞行方向上每个扫描点的整体降水情况。
7、然而，在gpm dpr数据的v06x版本中，采用的是一维降水检测方法，这种方法在处理flagecho时通常不会遇到问题。然而，实际大气中的降水事件是三维的，即降水不仅在单一垂直廓线上出现，它的周围三维空间通常也会伴随降水。此外，大气中还经常存在所谓的薄层降水事件。薄层降水通常是指在大气的某个较薄层次中，受到蒸发、破碎等影响而发生的降水。这种降水现象往往局限于云层的特定部分，降水粒子的生成和下落仅限于一个较小的垂直范围，导致整体降水的垂直厚度相对较薄。在实际情况中，虽然降水没有达到v06x版本算法中提到的五个距离库的标准，但降水覆盖的范围可能相对较广。在这种情况下，如果仍然使用一维降水检测算法，就可能导致flagprecip错误地判定大气中不存在降水，尽管实际上存在薄层降水，从而造成降水检测结果的不准确。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术针对全球降水测量任务(gpm)的双频降水雷达(dpr)特别开发了一种三维降水检测方法，不仅能够在垂直方向上准确地检测到降水事件，还能够识别并考虑到大气中容易被忽略的薄层降水事件。通过这种三维检测技术，可以显著提升降水检测的覆盖能力和准确性，确保更加精确的气象分析和预报。
2、基于上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种适用于gpm dpr的三维降水检测方法，包括以下步骤：
3、读取flagecho数据，并进行一维降水事件的检测；
4、对每个垂直廓线中的距离库进行一维降水检测，统计每个垂直廓线上flagecho的值标记为1的连续距离库数量，其中，所述连续距离库数量称为block1d；
5、当block1d大于等于预设阈值时标记为该垂直廓线中发生降水事件；当block1d小于预设阈值时，执行三维降水检测；
6、基于当前扫描的垂直廓线中的block1d结果，确定block1d中最上方和最下方有降水的距离库位置，并在两个位置上下各扩展一个库，形成新的检测区域；
7、通过三维八连通降水检测方式对新形成的检测区域的距离库及其周围相邻的距离库进行综合检测是否有降水事件发生；
8、若存在预设数量的距离库被标记为有降水，判定该检测区域存在薄层降水事件，否则标记为无降水事件；
9、根据一维降水检测和三维降水检测的结果输出flagprecip数据，完成降水事件的检测和判定。
10、作为本专利技术的进一步方案，所述flagecho数据为从全球卫星降水计划(gpm)生成的二级产品2a dpr中读取的三维数组，用于标识每个距离库(range bin)中检测到的回波是否指示实际的降水发生；其中，当flagecho的值为1时，表示相应距离库中发生了降水。
11、作为本专利技术的进一步方案，一维降水检测的预设阈值为连续5个距离库。
12、作为本专利技术的进一步方案，一维降水检测时，包括：
13、如果block1d的值大于或等于5，判定该垂直廓线发生了降水事件，并在flagprecip中将相应垂直廓线标记为1；
14、如果block1d的值小于5，执行三维降水检测。
15、作为本专利技术的进一步方案，三维降水检测时，在新形成的检测区域的距离库周围相邻的8组距离库来进行综合检测是否有降水事件发生。
16、作为本专利技术的进一步方案，通过三维八连通降水检测方式对新形成的检测区域的距离库及其周围相邻的距离库进行综合检测是否有降水事件发生时，三维降水检测的范围定义为3×3×(连续距离库数量+2)。
17、作文本专利技术的进一步方案，三维降水检测的判定标准是在定义的检测范围内至少有10个距离库被标记为有降水。
18、作为本专利技术的进一步方案，当定义的block3d的三维检测范围内，至少有10个距离库被标记为有降水时，即flagecho为1，则判定该检测区域存在薄层降水事件，并在flagprecip中对应的位置标记为2。
19、作为本专利技术的进一步方案，当定义的block3d的三维检测范围内，低于10个距离库被标记为有降水，则判定该检测区域为无降水事件，在flagprecip中对应位置标记为0。
20、第二方面，本专利技术提供了一种适用于gpm dpr的三维降水检测系统，包括以下模块：
21、数据读取模块：配置为从gpm生成的二级产品2a dpr中读取flagecho数据；
22、一维降水检测模块：负责对每个垂直廓线中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，所述flagEcho数据为从全球卫星降水计划生成的二级产品2A DPR中读取的三维数组，用于标识每个距离库中检测到的回波是否指示实际的降水发生；其中，当flagEcho的值为1时，表示相应距离库中发生了降水。
3.根据权利要求1所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，一维降水检测的预设阈值为连续5个距离库。
4.根据权利要求3所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，一维降水检测时，包括：
5.根据权利要求4所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，三维降水检测时，在新形成的检测区域的距离库周围相邻的8组距离库来进行综合检测是否有降水事件发生。
6.根据权利要求5所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，通过三维八连通降水检测方式对新形成的检测区域的距离库及其周围相邻的距离库进行综合检测是否有降水事件发生时
7.根据权利要求6所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，三维降水检测的判定标准是在定义的检测范围内至少有10个距离库被标记为有降水。
8.根据权利要求7所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，当定义的block3D的三维检测范围内，至少有10个距离库被标记为有降水时，即flagEcho为1，则判定该检测区域存在薄层降水事件，并在flagPrecip中对应的位置标记为2。
9.根据权利要求7所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，当定义的block3D的三维检测范围内，低于10个距离库被标记为有降水，则判定该检测区域为无降水事件，在flagPrecip中对应位置标记为0。
10.一种适用于GPM DPR的三维降水检测系统，用于执行上述权利要求1-9任一项所述的适用于GPM DPR的三维降水检测方法，其特征在于，该适用于GPM DPR的三维降水检测系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于gpm dpr的三维降水检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于gpm dpr的三维降水检测方法，其特征在于，所述flagecho数据为从全球卫星降水计划生成的二级产品2a dpr中读取的三维数组，用于标识每个距离库中检测到的回波是否指示实际的降水发生；其中，当flagecho的值为1时，表示相应距离库中发生了降水。
3.根据权利要求1所述的适用于gpm dpr的三维降水检测方法，其特征在于，一维降水检测的预设阈值为连续5个距离库。
4.根据权利要求3所述的适用于gpm dpr的三维降水检测方法，其特征在于，一维降水检测时，包括：
5.根据权利要求4所述的适用于gpm dpr的三维降水检测方法，其特征在于，三维降水检测时，在新形成的检测区域的距离库周围相邻的8组距离库来进行综合检测是否有降水事件发生。
6.根据权利要求5所述的适用于gpm dpr的三维降水检测方法，其特征在于，通过三维八连通降水检测方式对新形成的检测区域的距离库及其周围相邻的距离库...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩博威，陈林，刘年庆，张鹏，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心，
类型：发明
国别省市：
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