一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法与系统，包括以下步骤：根据雨滴谱数据，确定A系数和b系数；根据A系数、b系数和雷达反射率因子，确定降水场内每个天气雷达对应的初始雷达QPE；获取格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE；根据格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE，确定每个预设距离范围对应的校准因子；根据各个预设距离范围对应的校准因子，得到第一融合QPE；根据雨量计观察值和第一融合QPE，确定雨量计观测插值和第一融合QPE插值；根据雨量计观测插值和第一融合QPE插值，确定第二融合QPE。解决了使用雨量计容易产生盲区，而使用天气雷达存在精度不如雨量计的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法与系统


[0001]本专利技术涉及气象业务
，尤其涉及一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法与系统。

技术介绍

[0002]随着气象业务技术的不断发展，观测设备也不断增加。以雨量观测来说，目前，全国气象部门雨量计已超70000站，重庆市约2100站，就重庆而言，平均约每39km2有一个雨量观测站，约每6km有一个雨量观测站。这样的雨量计密度已能观测到绝大多数天气系统产生的降水，然而雨量计仅代表的点上观测，并且部分中小尺度天气产生的局地强降水可能不会被雨量计观测到，而这类局地强降水常常造成灾害损失或人员伤亡。天气雷达可以提供高分辨率的降水估测产品，为雨量计观测提供了很好的补充。天气雷达水平分辨率均能达到1km*1km，其密度是雨量计的39倍，更有X波段雷达能达到30*30m。但雷达估测降水(QPE)由于雨滴谱的变化导致QPE存在一定的误差，其精度不如雨量计。

技术实现思路

[0003]为了克服使用雨量计容易产生盲区，而使用天气雷达存在精度不如雨量计的问题，本专利技术提供了一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法与系统。
[0004]第一方面，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法，该方法包括以下步骤：
[0005]根据雨滴谱数据，确定A系数和b系数，雨滴谱数据为雨滴谱仪的采集参数，A系数和b系数用于拟合初始雷达QPE与雷达反射率因子之间的关系；
[0006]根据A系数、b系数和雷达反射率因子，确定降水场内每个天气雷达对应的初始雷达QPE，初始雷达QPE为天气雷达估测的降雨强度；
[0007]对于降水场内每个格点，获取格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE，每个所述格点对应至少一个天气雷达；
[0008]对于降水场内每个格点，根据格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE，确定每个预设距离范围对应的校准因子；
[0009]根据各个预设距离范围对应的校准因子，对降水场内每个格点的初始雷达QPE进行校准，得到降水场内每个格点对应的第一融合QPE；
[0010]对于降水场内每个格点，根据雨量计观察值和第一融合QPE，确定雨量计观测插值和第一融合QPE插值；
[0011]对于降水场内每个格点，根据雨量计观测插值和第一融合QPE插值，确定第二融合QPE。
[0012]本专利技术提供的一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法的有益效果是：通过A系数、b系数和雷达反射率因子，确定各个雷达对应的初始雷达QPE，在根据格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE确定校准因子，此时，利用校准因子校准初始
雷达QPE，得到第一融合QPE，再将第一融合QPE和雨量计观测值插值到降水场的格点上，得到雨量计观测插值和第一融合QPE插值，最后，根据雨量计观测插值和第一融合QPE插值，确定第二融合QPE，本申请使用雨量计观测值和初始雷达QPE相结合的方式，即保证了天气雷达在观测范围上的优势，又通过雨量计观测值来校准了天气雷达的观测数据，解决了使用雨量计容易产生盲区，而使用天气雷达存在精度不如雨量计的问题。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法还可以做如下改进。
[0014]进一步，上述雨滴谱数据包括雷达反射率因子、雨滴谱仪的雨滴直径、雨滴谱仪的下落末速度通道数、雨滴谱仪的采样时间、雨滴谱仪的采样面积、雨滴数浓度、雨滴谱仪中直径通道在单位体积单位直径的雨滴数量、雨滴谱仪中直径通道与速度通道上的雨滴数量和雨滴谱仪中直径通道的间距；
[0015]根据雨滴谱数据，确定A系数和b系数，包括：
[0016]根据雷达反射率因子、雨滴谱仪的雨滴直径、雨滴谱仪的下落末速度通道数、雨滴谱仪的采样时间、雨滴谱仪的采样面积、雨滴数浓度、雨滴谱仪中直径通道在单位体积单位直径的雨滴数量、雨滴谱仪中直径通道与速度通道上的雨滴数量和雨滴谱仪中直径通道的间距，通过第一公式，确定A系数和b系数，其中，第一公式为：
[0017][0018][0019][0020]Z＝A
×
R
b
；
[0021]其中，Z雷达反射率因子、N表示雨滴直径，N(D
i
)表示雨滴数浓度，M表示下落末速度通道数，A
ij
表示直径D
i
通道与速度V
j
通道上的雨滴数量，T表示采样时间，S表示采样面积，ΔD
i
表示直径D
i
通道的间距，R表示降雨强度，A表示A系数，b表示b系数。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一公式确定A系数和b系数，从而用于拟合初始雷达QPE与雷达反射率因子之间的关系。
[0023]进一步，上述对于降水场内每个格点，根据格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE，确定每个预设距离范围对应的校准因子，包括：
[0024]对于降水场内每个格点，根据格点在第j个预设距离范围内的雨量计观测值和初始雷达QPE，通过第二公式，确定第j个预设距离范围对应的校准因子，其中，第二公式为：
[0025][0026]其中，F表示第j个预设距离范围对应的校准因子，N表示第j个预设距离范围内的雨量计数量，G
i
表示第j个预设距离范围内的第i个雨量计观测值，R
i
表示第j个预设距离范围内的第i个初始雷达QPE。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第二公式确定校准因子，以便于通过校准因子对初始雷达QPE进行校准。
[0028]进一步，上述根据校准因子，对降水场内每个格点的初始雷达QPE进行校准，得到降水场内每个格点对应的第一融合QPE，包括：
[0029]对于降水场内每个格点，若多个预设距离范围内存在至少两个相同的初始雷达QPE，则将各个预设距离范围对应的校准因子作为第一目标因子，根据至少两个相同的初始雷达QPE中的任一个初始雷达QPE和各个第一目标因子，得到第一融合QPE；
[0030]对于降水场内每个格点，统计每个预设距离范围内的雷达雨量计对，选择任意一个预设距离范围为目标距离范围，若目标距离范围内存在大于预设数量的雷达雨量计对，则将大于预设数量的雷达雨量计对对应的各个预设距离范围各自对应的校准因子作为第二目标因子，根据初始雷达QPE和各个第二目标因子，得到第一融合QPE，其中，一个初始雷达QPE和一个雨量计观测值为一个雷达雨量计对；
[0031]对于降水场内每个格点，选择任意一个预设距离范围为目标距离范围，若目标距离范围内存在小于预设数量的雷达雨量计对，则将初始雷达QPE作为第一融合QPE。
[0032]采用上述进一步方案的有益效果是：若多个预设距离范围内存在至少两个相同的初始雷达QPE，则根据至少两个相同的初始雷达QPE中的任一个初始雷达QPE和各个第一目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达估测降水与雨量计观测降水融合方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：根据雨滴谱数据，确定A系数和b系数，所述雨滴谱数据为雨滴谱仪的采集参数，所述A系数和b系数用于拟合初始雷达QPE与雷达反射率因子之间的关系；根据所述A系数、所述b系数和所述雷达反射率因子，确定降水场内每个天气雷达对应的初始雷达QPE，所述初始雷达QPE为天气雷达估测的降雨强度；对于所述降水场内每个格点，获取所述格点在不同预设距离范围内的雨量计观测值和所述初始雷达QPE，每个所述格点对应至少一个天气雷达；对于所述降水场内每个格点，根据所述格点在不同预设距离范围内的所述雨量计观测值和所述初始雷达QPE，确定每个所述预设距离范围对应的校准因子；根据各个所述预设距离范围对应的所述校准因子，对降水场内每个格点的所述初始雷达QPE进行校准，得到降水场内每个格点对应的第一融合QPE；对于降水场内每个格点，根据所述雨量计观察值和所述第一融合QPE，确定雨量计观测插值和第一融合QPE插值；对于降水场内每个格点，根据所述雨量计观测插值和所述第一融合QPE插值，确定第二融合QPE。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雨滴谱数据包括雷达反射率因子、雨滴谱仪的雨滴直径、雨滴谱仪的下落末速度通道数、雨滴谱仪的采样时间、雨滴谱仪的采样面积、雨滴数浓度、雨滴谱仪中直径通道在单位体积单位直径的雨滴数量、雨滴谱仪中直径通道与速度通道上的雨滴数量和雨滴谱仪中直径通道的间距；所述根据雨滴谱数据，确定A系数和b系数，包括：根据雷达反射率因子、雨滴谱仪的雨滴直径、雨滴谱仪的下落末速度通道数、雨滴谱仪的采样时间、雨滴谱仪的采样面积、雨滴数浓度、雨滴谱仪中直径通道在单位体积单位直径的雨滴数量、雨滴谱仪中直径通道与速度通道上的雨滴数量和雨滴谱仪中直径通道的间距，通过第一公式，确定A系数和b系数，其中，所述第一公式为：距，通过第一公式，确定A系数和b系数，其中，所述第一公式为：距，通过第一公式，确定A系数和b系数，其中，所述第一公式为：Z＝A
×
R
b
；其中，Z雷达反射率因子、N表示雨滴直径，N(D
i
)表示雨滴数浓度，M表示下落末速度通道数，A
ij
表示直径D
i
通道与速度V
j
通道上的雨滴数量，T表示采样时间，S表示采样面积，ΔD
i
表示直径D
i
通道的间距，R表示降雨强度，A表示A系数，b表示b系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于降水场内每个格点，根据所述格点在不同预设距离范围内的所述雨量计观测值和所述初始雷达QPE，确定每个所述预设距离范围对应的校准因子，包括：对于降水场内每个格点，根据所述格点在第j个预设距离范围内的所述雨量计观测值
和所述初始雷达QPE，通过第二公式，确定所述第j个预设距离范围对应的校准因子，其中，所述第二公式为：其中，F表示第j个预设距离范围对应的校准因子，N表示第j个预设距离范围内的雨量计数量，G
i
表示第j个预设距离范围内的第i个雨量计观测值，R
i
表示第j个预设距离范围内的第i个初始雷达QPE。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述校准因子，对降水场内每个格点的所述初始雷达QPE进行校准，得到降水场内每个格点对应的第一融合QPE，包括：对于降水场内每个格点，若多个所述预设距离范围内存在至少两个相同的初始雷达QPE，则将各个所述预设距离范围对应的校准因子作为第一目标因子，根据所述至少两个相同的初始雷达QPE中的任一个初始雷达QPE和各个所述第一目标因子，得到第一融合QPE；对于降水场内每个格点，统计所述每个所述预设距离范围内的雷达雨量计对，选择任意一个预设距离范围为目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，牟容，张亚萍，刘伯骏，邓承之，
申请(专利权)人：重庆市气象台，
类型：发明
国别省市：