基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法及装置与流程

本发明涉及数据处理，尤其涉及一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法及装置。

背景技术：

1、目前天气雷达组网降水估测实现方式主要建立在先计算各雷达单站降水估测产品再组网融合以及先组网融合再计算降水估测产品两类。第一类先计算参与组网的各雷达站降水估测产品是将各单站降水估测产品依据空间位置进行组网融合，降水数据融合时，雷达探测交叠区域采用最大值或平均值算法处理。第二类先将雷达数据组网融合，再通过融合后的数据反演降水估测方法。

2、现有天气雷达组网降水估测方法主要有以下缺点。第一，单站降水估测产品计算时，临近雷达中心区域，受目前城市发展影响，尤其是x波段小型雷达多位于城市中，虽然采用了抬升仰角数据，仍可能受地物污染和遮挡等地形因素影响，从而对降水估测产生偏差。另外随着目前雷达体扫模式多样化，雷达体扫仰角也在变化，固定的混合扫描反射率hsr（hybrid scan reflectivity）处理方式存在不适用情况。同时，目前天气雷达组网降水实现方式中，先计算单站降水估测产品，再进行降水数据的融合方式，对于雷达扫描交叠区域的处理，无论采用最大值或平均值处理方式，获得的降水估测值，大概率均为非最临近地表的有效扫描数据得出，降水估测结果会存在偏差。尤其雷达单站降水估测混和扫描存在零度层区域时，因零度层的降水高估问题，会造成较大偏差。

3、第二，组网雷达数据融合后进行降水估测，在多雷达重叠观测区域选取数据。首先，选取重叠区域中雷达最低层仰角扫描数据极易受到地形、建筑等遮挡因素影响，导致雷达组网降水估测降水与实际观测相比明显低估。其次，选取重叠区域中雷达反射率因子最大值数据反演的降水估测产品，受不同季节影响较大，如夏季强对流通常雷达强质心回波高度在8 km左右，而下落过程中降水或冰雹受热空气蒸发影响，强度明显减弱，导致估测降水与实际观测相比明显高估，而春秋季在零度层的影响下，反演降水估测也会比实际高估。再次，选取重叠区域中某一预设高度的雷达反射率因子数据反演降水估测产品相当于使用cappi（特定高度上的雷达进行360方位扫描的反射率因子‌）数据，即某一固定高度的一层平面数据，该高度为海拔高度。由于越接近地表的数据反演降水估测与实况越接近，因此地形差异会导致选取的高度无法完全满足近地面数据。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法及装置，用以解决现有技术中天气雷达组网混合扫描的降水估测存在偏差的缺陷，实现改善天气雷达组网降水估测能力。

2、本发明提供一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，包括：

3、根据雷达组网降水估测的投影方式、组网范围和分辨率，构建初始数据网格，根据雷达组网区域的地形高程数据，以相同的所述投影方式、组网范围和分辨率，构建高程数据网格；

4、将所述初始数据网格的坐标转换为经纬度坐标，计算所述初始数据网格的经纬度坐标的地心连线与所述雷达组网区域中各雷达的仰角扫描数据的交点高度；

5、根据各雷达对应的交点高度，选择交点高度之间的范围与对应的所述高程数据网格中预设近地表高度h最近的扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估。

6、根据本发明提供的一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，所述将最近的交点高度对应的扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估，包括：

7、在所述最近的扫描数据为双偏振雷达扫描数据的情况下，将所述最近的扫描数据的全部双偏振量作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估。

8、根据本发明提供的一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，所述根据各雷达对应的交点高度，选择扫描位置与对应的所述高程数据网格中预设近地表高度h最近的扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估，包括：

9、在所述最近的扫描数据为单偏振雷达扫描数据的情况下，判断冗余选取范围h-t/2至h + t/2内是否存在交点高度之间的范围与其相交的双偏振雷达扫描数据，t为数据冗余厚度；

10、若存在双偏振雷达扫描数据，则将所述双偏振雷达扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估；

11、若不存在双偏振雷达扫描数据，则将所述单偏振雷达扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估。

12、根据本发明提供的一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，所述选择交点高度之间的范围与对应的所述高程数据网格中预设近地表高度h最近的扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估，包括：

13、在所述初始数据网格的扫描数据为单偏振雷达扫描数据的情况下，根据所述单偏振雷达扫描数据利用z/r关系进行降水评估。

14、根据本发明提供的一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，所述选择交点高度之间的范围与对应的所述高程数据网格中预设近地表高度h最近的扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估，包括：

15、在所述初始数据网格的扫描数据为双偏振雷达扫描数据的情况下，根据所述双偏振雷达扫描数据利用定量降水估测算法进行降水评估。

16、根据本发明提供的一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，所述根据所述双偏振雷达扫描数据利用定量降水估测算法进行降水评估，包括：

17、在所述双偏振雷达扫描数据中的雷达反射率因子大于第一预设阈值，且雷达差分传播相位移率大于第二预设阈值的情况下，确定降水类型为非液态降水，根据所述雷达反射率因子计算降水率；

18、在所述雷达反射率因子小于等于第一预设阈值，或所述雷达差分传播相位移率小于等于第二预设阈值的情况下，确定降水类型为液态降水，根据所述雷达差分传播相位移率计算降水率。

19、根据本发明提供的一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法，通过以下公式根据所述雷达反射率因子zh计算降水率r：

20、；

21、通过以下公式根据所述雷达差分传播相位移率kdp计算降水率r：

22、。

23、本发明还提供一种基于天气雷达组网混合扫描的降水估测装置，包括：

24、构建模块，用于根据雷达组网降水估测的投影方式、组网范围和分辨率，构建初始数据网格，根据雷达组网区域的地形高程数据，以相同的所述投影方式、组网范围和分辨率，构建高程数据网格；

25、计算模块，用于将所述初始数据网格的坐标转换为经纬度坐标，计算所述初始数据网格的经纬度坐标的地心连线与所述雷达组网区域中各雷达的仰角扫描数据的交点高度；

26、选择模块，用于根据各雷达对应的交点高度，选择交点高度之间的范围与对应的所述高程数据网格中预设近地表高度h最近的扫描数据作为所述初始数据网格的扫描数据进行降水评估。

27、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法。

28、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法。

29、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法。

30、本发明提供的基于天气雷达组网混合扫描的降水估测方法及装置，通过在雷达组网的基础上引进了地形高程数据，获取基于地形的组网雷达混合扫描的多高度层数据，在多部雷达组网观测的基础上构建初始数据网格，根据地形数据选取近地表范围进行组网雷达扫描数据的混合，实现多部雷达重叠观测区域近地表数据选择，采用基于地形下邻近地表有效扫描数据估测降水量，组网混合扫描数据可以有效避免地物遮挡影响，同时数据选取不受雷达体扫方式限定，通过近地表范围的设置，可以在雷达组网区域全范围应用最邻近地表有效扫描数据的思想，以此优化降水估测算法应用数据的选取，改善天气雷达组网降水估测能力。