基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术制造技术

本发明专利技术公开了雷达技术领域的基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，包括利用雷达原始基数据通过Z‑R关系计算得出雷达各仰角的累积QPE空间分布，计算基于地形的混合扫描仰角的累积QPE空间分布；在QPE累积分布上查找识别出非常规遮挡区域；根据NSB区域特征和大小研究制定三种修订方案进行分类修订处理，并形成各雷达NSBM参考方案；通过在典型降水个例或全部降水过程中，对各雷达的最优无缝混合仰角反射率QPE产品与观测范围内的地面雨量计实况资料进行定量统计分析，该基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，形成基于最优无缝混合扫描仰角的遮挡修订参考方案，解决雷达因观测被遮挡而造成定量降水估测产品缺失或错误的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术
本专利技术涉及雷达
，具体为基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术。
技术介绍
基于多普勒天气雷达观测数据的定量降水估测(QPE)产品是0-2小时定量短临降水预报(QPF)和强降水短临预警的重要基础，但在日常业务中雷达观测数据往往存在缺失或不完整现象，其原因一方面是由于雷达站点附近存在海拔高于雷达高度的复杂地形，其低仰角电磁波束可能会部分或全部被某处地形所遮挡另一方面由于城市建设程度日益加快，雷达站周边增加诸多如高楼大厦、通信塔或绿化树木等遮挡雷达电磁波的人造建筑物，使得雷达电磁波束发生遮挡，造成雷达反射率测量出现偏低或完全遮挡，进而导致定量降水估测产品降水率的低估或缺测。因此，需要通过研究的雷达无缝混合仰角计算方法及雷达非常规遮挡订正技术，来正确计算雷达QPE所需的雷达回波反射率场。目前国内外雷达业务系统中的雷达估测降水产品例如美国早期StageⅡ及StageⅣ产品和目前MRMS系统Q3产品、中国全国组网定量降水(MQPE)产品和SWAN系统QPE产品等都已运用混合扫描反射率生成技术进行QPE业务改进工作，但与美国等发达国家相比存在一定差距美国Q3产品针对遮挡不连续情况不仅采用基于地形和无缝处理结合方法，并且通过计算融化层高度和订正雷达垂直廓线来找到存在有效反射率数据的最低有效仰角，进一步提高混合反射率精准度，国内2005年研发的MQPE产品虽然应用了混合反射率订正技术但没有利用地形信息，只是固定取0.5～3.4°四个仰角反射率，若遇到低仰角地形阻挡时采用了阻挡物后方距离库值，因此结果存在较大误差。SWAN系统QPE产品较MQPE产品增加了不同地形数据对混合反射率生成的应用，但未进行反射率无缝技术处理，QPE业务产品仍存在由于非地形因素导致部分地区反射率不连续情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，以解决上述
技术介绍
中提出了QPE业务产品仍存在由于非地形因素导致部分地区反射率不连续情况的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，包括以下步骤：S1:利用雷达原始基数据通过Z-R关系计算得出雷达各仰角的累积QPE空间分布，计算雷达混合扫描仰角反射率的前提是计算出雷达不同仰角上电磁波受遮挡的程度，选取出雷达在各方位角上的最低有效仰角，结合二者计算基于地形的混合扫描仰角的累积QPE空间分布；S2:在QPE累积分布上查找识别出非常规遮挡(NSB)区域；S3：根据NSB区域特征和大小研究制定三种修订方案进行分类修订处理，并形成各雷达NSBM参考方案，将参考方案再应用到QPE累积分布修订流程中，得出基于地形和NSB共同修订的雷达最优无缝混合仰角反射率及QPE产品；S4：通过在典型降水个例或全部降水过程中，对各雷达的最优无缝混合仰角反射率QPE产品与观测范围内的地面雨量计实况资料进行定性、定量统计分析，评估修订算法改进优劣和专利技术应用效果。优选的，所述S1中，所述Z-R关系是指测雨雷达反射率Z和降雨强度R之间的关系，Z＝aRb，其中a≈200，b在1.5～2之间,所述QPE为基于多普勒天气雷达观测数据的定量降水估测。优选的，所述S3中，所述三种修订方案包括第一修订方案、第二修订方案和第三修订方案。优选的，所述第一修订方案具体为：针对方位角宽度小于5°的NSB区域，采用交叉方位角插值法进行处理。优选的，所述第二修订方案具体为：针对方位角宽度大于5°的NSB区域，采用更高一层仰角反射率数据替代NSB区域数据方法。优选的，所述第三修订方案具体为：混合仰角反射率场进行常规遮挡因素(SB)处理和所述第二修订方案修订后，可能还会存在由于相邻方位角采用不同仰角反射率而造成的回波强度不连续梯度，需要采用线性加权滑动平均法对其进行平滑处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术针对因人造建筑物、树木等非地形因素造成的雷达电磁波受遮挡不连续现象，形成基于最优无缝混合扫描仰角的遮挡修订参考方案，解决雷达因观测被遮挡而造成定量降水估测产品缺失或错误的问题。附图说明图1为本专利技术流程框图；图2为本专利技术修订前后逐小时混合发射率示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为简单起见，以下内容中省略了该
技术人员所公知的技术常识。如图1所示，该基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术通过形成基于最优无缝混合扫描仰角的遮挡修订参考方案，解决雷达因观测被遮挡而造成定量降水估测产品缺失或错误的问题，具体包括如下步骤：S1:利用雷达原始基数据通过Z-R关系计算得出雷达各仰角的累积QPE空间分布，计算雷达混合扫描仰角反射率的前提是计算出雷达不同仰角上电磁波受遮挡的程度，选取出雷达在各方位角上的最低有效仰角，结合二者计算基于地形的混合扫描仰角的累积QPE空间分布；S2:在QPE累积分布上查找识别出非常规遮挡(NSB)区域；S3：根据NSB区域特征和大小研究制定三种修订方案进行分类修订处理，并形成各雷达NSBM参考方案，将参考方案再应用到QPE累积分布修订流程中，得出基于地形和NSB共同修订的雷达最优无缝混合仰角反射率及QPE产品；S4：通过在典型降水个例或全部降水过程中，对各雷达的最优无缝混合仰角反射率QPE产品与观测范围内的地面雨量计实况资料进行定性、定量统计分析，评估修订算法改进优劣和专利技术应用效果。其中，S1中Z-R关系是指测雨雷达反射率Z和降雨强度R之间的关系，Z＝aRb，其中a≈200，b在1.5～2之间,QPE为基于多普勒天气雷达观测数据的定量降水估测。其中，S3中，三种修订方案包括第一修订方案、第二修订方案和第三修订方案。其中，第一修订方案具体为：针对方位角宽度小于5°的NSB区域，采用交叉方位角插值法进行处理。其中，第二修订方案具体为：针对方位角宽度大于5°的NSB区域，采用更高一层仰角反射率数据替代NSB区域数据方法。其中，第三修订方案具体为：混合仰角反射率场进行常规遮挡因素(SB)处理和第二修订方案修订后，可能还会存在由于相邻方位角采用不同仰角反射率而造成的回波强度不连续梯度，需要采用线性加权滑动平均法对其进行平滑处理。下面以西部某省各雷达站点在5-10月C波段业务雷达逐6分钟实时基数据为实施案例，结合附图、表格和技术方案进一步说明本专利技术的具体实施方式。图2所示中：a、c、e和g上随着回波从西南向东北发展，雷达西北部和西南部狭长的楔形遮挡不连续现象非常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，其特征在于：包括以下步骤：/nS1:利用雷达原始基数据通过Z-R关系计算得出雷达各仰角的累积QPE空间分布，计算雷达混合扫描仰角反射率的前提是计算出雷达不同仰角上电磁波受遮挡的程度，选取出雷达在各方位角上的最低有效仰角，结合二者计算基于地形的混合扫描仰角的累积QPE空间分布；/nS2:在QPE累积分布上查找识别出非常规遮挡(NSB)区域；/nS3：根据NSB区域特征和大小研究制定三种修订方案进行分类修订处理，并形成各雷达NSBM参考方案，将参考方案再应用到QPE累积分布修订流程中，得出基于地形和NSB共同修订的雷达最优无缝混合仰角反射率及QPE产品；/nS4：通过在典型降水个例或全部降水过程中，对各雷达的最优无缝混合仰角反射率QPE产品与观测范围内的地面雨量计实况资料进行定性、定量统计分析，评估修订算法改进优劣和专利技术应用效果。/n

【技术特征摘要】
1.基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，其特征在于：包括以下步骤：
S1:利用雷达原始基数据通过Z-R关系计算得出雷达各仰角的累积QPE空间分布，计算雷达混合扫描仰角反射率的前提是计算出雷达不同仰角上电磁波受遮挡的程度，选取出雷达在各方位角上的最低有效仰角，结合二者计算基于地形的混合扫描仰角的累积QPE空间分布；
S2:在QPE累积分布上查找识别出非常规遮挡(NSB)区域；
S3：根据NSB区域特征和大小研究制定三种修订方案进行分类修订处理，并形成各雷达NSBM参考方案，将参考方案再应用到QPE累积分布修订流程中，得出基于地形和NSB共同修订的雷达最优无缝混合仰角反射率及QPE产品；
S4：通过在典型降水个例或全部降水过程中，对各雷达的最优无缝混合仰角反射率QPE产品与观测范围内的地面雨量计实况资料进行定性、定量统计分析，评估修订算法改进优劣和发明应用效果。


2.根据权利要求1所述的基于SRTM地形数据的雷达电磁波非常规遮挡去除技术，其特征在于：所述S1中，所述Z-R关系是指测雨雷达反射率Z和降雨强度R之间的关系，Z＝aRb，其中a≈2...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚友存，胡启元，王楠，朱自伟，杨志达，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11