一种星载降水测量雷达的降水反演方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种星载降水测量雷达的降水反演方法及系统。该方法包括如下步骤：S 1：获取星载降水测量雷达的实测信号；S2：对星载降水测量雷达的实测信号进行定标处理后，再进行降水类型的分类以及衰减订正，从而得到调节因子以及衰减订正后的雷达反射率因子Ze；S3：根据预设的Z

【技术实现步骤摘要】
一种星载降水测量雷达的降水反演方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种星载降水测量雷达的降水反演方法，同时也涉及相应的降水反演系统，属于卫星遥感


技术介绍

[0002]中国是世界上少数几个受台风影响最严重的国家之一，台风登陆十分频繁，平均每年在我国登陆的台风有7～8个。近几年来，中国的台风灾害明显表现出强度大和灾害重的特点。在台风灾害中，台风对中国影响的最重要方面是台风所带来的降水。为了提高台风预警、减少台风灾害，从而满足灾害性台风降水业务预警的需求，中国在自主研制的第二代极轨气象卫星—风云三号G星上配置了双频的降水测量雷达。
[0003]Z
‑
R关系是指测雨雷达反射率Z和降雨强度R(也有用I表示的)之间的关系，这种关系随降水类型和性质而变化。对雷达定量遥感降水估计而言，Z
‑
R关系非常重要。为了获得高精度的降水产品，有必要提出一种用于星载雷达降水反演的Z
‑
R关系，尤其是能代表中国区域典型降水特征，提高中国区域降水反演精度的Z
‑
R关系。
[0004]Z
‑
R关系受地形以及降雨类型的影响很大，因此，N次观测可能会得到N个完全不同的Z
‑
R关系。对星载雷达的实时业务化反演而言，使用这么多个Z
‑
R关系显然是不切实际的。如何从多个Z
‑
R关系中总结出一个有代表性的Z
‑
R关系，是目前星载降水雷达业务产品反演中面临的实际问题。
>
技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种星载降水测量雷达的降水反演方法。
[0006]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种星载降水测量雷达的降水反演系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0008]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种星载降水测量雷达的降水反演方法，包括如下步骤：
[0009]S1：获取星载降水测量雷达的实测信号；
[0010]S2：对星载降水测量雷达的实测信号进行定标处理后，再进行降水类型的分类以及衰减订正，从而得到调节因子以及衰减订正后的雷达反射率因子Ze；
[0011]S3：根据预设的Z
‑
R初始关系式得到调节后的R
‑
Z关系式；
[0012]S4：结合S3中的调节后的R
‑
Z关系式和S2中的雷达反射率因子Ze反演出实际降雨率Rr。
[0013]其中较优地，步骤S3包括两个部分：第一部分是获得多个站点平均的Z
‑
R初始关系式；第二部分是对Z
‑
R初始关系式进行调节，得到调节后的R
‑
Z关系式。
[0014]其中较优地，所述获得多个站点平均的Z
‑
R初始关系式，包括：
[0015]S11：从地面观测试验中，获得j个预设Z
‑
R关系式；
[0016]S12：根据星载雷达的探测灵敏度，设计i个预设雷达反射率因子Zb1、Zb2……
Zb
i
；
[0017]S13：从S12的预设雷达反射率因子Zb
i
中，选取一个作为选中预设雷达反射率因子，分别代入到S11中的各个预设Z
‑
R关系式，得到j个预设降雨率；
[0018]S14：对所述j个预设降雨率Rb
j
取平均值，得出预设平均降雨率，然后将所述预设平均降雨率和S13中的所述选中雷达反射率因子匹配成对，得到数据集；
[0019]S15：将i个预设雷达反射率因子Zb
i
，重复进行所述述S13和S14步骤，得到i对数据集；
[0020]S16：对i对数据集中的预设雷达反射率因子和平均降雨率分别取对数，得到i个dBZb
i
和dBR
0i
，并且以dBZb
i
为y轴，以dBR
0i
为x轴，得到拟合曲线；
[0021]S17：将经过线性拟合后得到的dBR0和dBR0的关系，再转换成幂次分布的Z
‑
R关系式，作为Z
‑
R初始关系式。
[0022]其中较优地，在所述S11步骤中，观测试验中的观测降雨类型包括层状云降水和对流性降水。
[0023]其中较优地，所述S12步骤中，所述预设雷达反射率因子(Zb
i
)的范围在10dBZ到50dBZ之间。
[0024]其中较优地，所述预设雷达反射率因子Zb
i
的间隔为1dBZ。
[0025]其中较优地，所述步骤S2包括：
[0026]基于所述Z
‑
R初始关系式，引入调节因子，拟合得到函数关系式R＝CZe
D
，其中，C和D满足log10(C)＝k0+k1*log10(ε)+k2*log10(ε)2以及log10(D)＝S0+S1*log10(ε)+S2*log10(ε)2。
[0027]其中较优地，将所述衰减订正后的雷达反射率因子Ze代入至所述R＝CZe
D
，得到实际降雨率Rr。
[0028]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种星载降水测量雷达的降水反演系统，包括：
[0029]接收模块，用于接收来自星载雷达的数据；
[0030]处理模块，与所述接收模块连接，用于对接收模块提供的数据，按照上述星载降水测量雷达的降水反演方法，进行数据处理；
[0031]显示模块，用于连接所述处理模块，从而显示计算结果。
[0032]与现有技术相比较，本专利技术基于风云三号G星降水测量雷达设计了新的Z
‑
R初始关系式及调节方式，在实际反演中，根据降水的强弱对Z
‑
R初始关系式系数进行调整，从而起到高精度定量反演全球降水的目的。相比于现有技术，因为引入了中国区域典型降水的Z
‑
R关系，并且结合了风云三号降水测量雷达的探测灵敏度，可以提高中国区域降水尤其是弱降水的反演精度。
附图说明
[0033]图1为地面雷达的地面观测站点分布示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例中，以星载雷达反射率因子为y轴，降雨率为x轴得到的拟合曲线；
[0035]图3为本专利技术所提供的星载降水测量雷达的降水反演方法流程图；
[0036]图4为本专利技术所提供的星载降水测量雷达的降水反演系统的示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。
[0038]风云三号G星也称为降水测量卫星，它是中国第一颗专门以测量降水为目的的卫星，主要瞄准的是台风降水等地面设备无法观测的海洋区域。星载降水测量的原理是：雷达发射电磁波，碰到降水粒子后散射电磁波，散射信号被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载降水测量雷达的降水反演方法，其特征在于包括如下步骤：S1：获取星载降水测量雷达的实测信号；S2：对星载降水测量雷达的实测信号进行定标处理后，再进行降水类型的分类以及衰减订正，从而得到调节因子以及衰减订正后的雷达反射率因子Ze；S3：根据预设的Z
‑
R初始关系式得到调节后的R
‑
Z关系式；S4：结合S3中的调节后的R
‑
Z关系式和S2中的雷达反射率因子Ze反演出实际降雨率Rr。2.如权利要求1所述的星载降水测量雷达的降水反演方法，其特征在于步骤S3包括两个部分：第一部分是获得多个站点平均的Z
‑
R初始关系式；第二部分是对Z
‑
R初始关系式进行调节，得到调节后的R
‑
Z关系式。3.如权利要求2所述的星载降水测量雷达的降水反演方法，其特征在于所述获得多个站点平均的Z
‑
R初始关系式，包括：S11：从地面观测试验中，获得j个预设Z
‑
R关系式；S12：根据星载雷达的探测灵敏度，设计i个预设雷达反射率因子Zb1、Zb2……
Zb
i
；S13：从S12的预设雷达反射率因子Zb
i
中，选取一个作为选中预设雷达反射率因子，分别代入到S11中的各个预设Z
‑
R关系式，得到j个预设降雨率；S14：对所述j个预设降雨率Rb
j
取平均值，得出预设平均降雨率，然后将所述预设平均降雨率和S13中的所述选中雷达反射率因子匹配成对，得到数据集；S15：将i个预设雷达反射率因子Zb
i
，重复进行所述述S13和S14步骤，得到i对数据集；S16：对i对数据集中的预设雷达反射率因子和平均降雨率分别取对数，得到i...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼，商建，尹红刚，陈林，谷松岩，
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：