一种组网雷达回波强度一致性订正方法及系统与流程

本发明涉及气象监测领域，尤其是一种组网雷达回波强度一致性订正方法及系统。

背景技术：

1、发生的强降水具有突发性、频发性和持续性的特点，对国民经济和社会生活具有严重的危害性，易造成人员伤亡和经济损失。因此，为了提高降水预报的准确性和精确度，需要结合多种探测手段对中尺度强降水进行实时监测。

2、随着大气探测技术的发展，新一代多普勒雷达、气象卫星技术的推广应用，提升了降水监测能力，由于单站雷达的探测范围有限，不能够探测大范围的气象，例如台风，往往会导致雷达监测盲点。因此，为了提高对中尺度灾害性天气的监测预警能力，多部雷达组网联合探测便成为有效的手段之一；但各站点雷达受到如雷达参数欠定标、波束阻挡、杂波干扰、雷达测雨空间不均匀、探测目标物的方向不同等众多因素的影响，导致各站点雷达观测结果出现偏差，参与组网的多台雷达的回波强度数据一致性较差。天气雷达组网的各雷达之间没有进行统一标定，雷达观测一致性较差，在数值模式同化的业务应用中受到限制，因此为了提高组网雷达观测一致性，考虑使用探测工作持续稳定、覆盖面积广、测量数据准确的星载雷达的探测数据作为参考标准，对地基雷达进行订正。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种组网雷达回波强度一致性订正方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明提供的组网雷达回波强度一致性订正方法及系统包括如下步骤：计算工作于ku波段星载雷达和工作于s波段地基雷达在台风条件下的回波强度关系式；获取工作于s波段地基雷达之间的回波强度差值；基于所述回波强度差值，确定待订正的组网雷达，所述组网雷达包括地基雷达；对星载雷达和地基雷达所观测到的回波强度数据进行时空匹配，选取能准确代表星载雷达和地基雷达之间回波强度差值的数据；基于所述星载雷达和地基雷达之间回波强度差值的数据，订正地基雷达的回波强度，完成所述组网雷达回波强度一致性订正。本发明创新着重点在于利用雨滴谱数据得到符合降水特征的ku-s回波强度关系式，从而可以将星载雷达和地基雷达的回波强度数据统一至同一波段，使得回波强度数据便于分析处理，得到更加准确的数据处理结果，进一步地，能够更加精确地订正地基雷达回波强度。

3、可选地，所述计算工作于ku波段星载雷达和工作于s波段地基雷达在台风条件下的回波强度关系式，包括：使用台风影响下的雨滴谱质控方法处理雨滴谱数据；基于所述处理后的雨滴谱数据，得到工作于ku波段星载雷达和工作于s波段地基雷达在台风条件下的回波强度关系式。本发明通过处理雨滴谱数据，得到符合台风条件下降水特征的ku-s关系式，能够更加准确地分析星载雷达和地基雷达的回波强度数据。

4、可选地，所述回波强度关系式如下：

5、zku＝-0.49018+0.96115*zs+0.00235*zs2

6、其中，zku为工作于ku波段星载雷达在台风条件下的回波强度，zs为工作于s波段地基雷达在台风条件下的回波强度。本发明通过回波强度转换关系式达到统一雷达波段的目的，可以准确、有效地分析回波强度数据，提高了订正结果的精确度。

7、可选地，所述获取工作于s波段地基雷达之间的回波强度差值，包括：选取相邻地基雷达的水平连线中心点作为圆柱体的轴线；选取距离水平面高度为1.5km的横截面作为圆柱体底面，选取距离水平面高度为10km的横截面作为圆柱体顶面；将所述圆柱体所覆盖的区域作为回波强度数据的对比区域；在所述对比区域中，分析工作于s波段地基雷达之间的第一回波强度差值。本发明通过悬空圆柱体法，对比分析相邻地基雷达之间的第一回波强度差值，可以缩小待订正的地基雷达范围，提高了本发明方法步骤的简洁度，且使得本方法更加高效。

8、可选地，所述获取工作于s波段地基雷达之间的回波强度差值，还包括：获取工作于ku波段星载雷达观测的回波强度；获取工作于s波段地基雷达观测的回波强度；通过星载雷达与地基雷达的回波强度数据对比，分析工作于s波段地基雷达之间的第二回波强度差值。本发明基于星载雷达观测的回波强度数据得到地基雷达间的第二回波强度差值，用不同的方法获取地基雷达之间的回波强度差值，可以使得订正结果可信度更高，同时作为确定具体需要订正地基雷达的前置步骤。

9、可选地，所述基于所述回波强度差值，确定待订正的组网雷达，所述组网雷达包括地基雷达，包括：分析所述第一回波强度差值，得到可能存在观测偏差的地基雷达；基于所述第二回波强度差值，验证所述可能存在观测偏差的地基雷达，确定组网雷达中待订正的地基雷达。本发明通过分析所述第一回波强度差值，缩小需要订正的地基雷达范围，再通过第二回波强度差值验证，进一步地，精准确定需要订正的地基雷达，使本发明所述的订正方法更高效且可靠。

10、可选地，基于所述星载雷达和地基雷达之间回波强度差值的数据，订正地基雷达的回波强度，完成所述组网雷达回波强度一致性订正包括：基于准确代表两种雷达回波强度差值的数据，利用所述回波强度关系式，将星载雷达和地基雷达观测的回波强度数据统一到同一波段；得到地基雷达回波强度的真实值和测量值之间的关系；以星载雷达回波强度观测值作为地基雷达回波强度观测值的参照，得到星载雷达与地基雷达之间的回波强度差值；基于所述星载雷达与地基雷达之间的回波强度差值，以星载雷达观测的回波强度为标准，对地基雷达的回波强度进行订正。本发明描述了一种组网雷达回波强度一致性订正方法，达到了地基雷达监测台风一致性的目的，提高了组网雷达观测气象的可信度和准确度。

11、可选地，所述地基雷达回波强度的真实值和测量值之间的关系如下：

12、z＝zm+δz

13、其中，z为地基雷达的真实回波强度值，zm为地基雷达的测量回波强度值，δz为两者之间的回波强度差值。本发明通过关系式反映真实值与测量值之间的差值，用数据反映，能够更加直观明了体现出地基雷达的偏差程度。

14、可选地，所述星载雷达与地基雷达之间的回波强度差值关系如下：

15、δz＝zkupr-zgr

16、其中，δz为星载雷达与地基雷达之间的回波强度差值，zkupr为星载雷达的回波强度观测值，zgr为地基雷达的回波强度观测值。本发明以星载雷达观测的回波强度数据为标准，订正地基雷达，利用关系式，可以清晰地体现星载雷达和地基雷达的观测偏差值。

17、本发明的另外的一个实施例，提供了一种组网雷达回波强度一致性订正系统，其增益在于：本发明所提供的硬件设施性能优良，通过数据采集设备、处理器、输出设备和储存器等多个硬件设施交互作用，各个部件之间信息传递流畅，很好地达成组网雷达监测一致性的目的，能够为工作人员提供及时有效的参考，有助于及时预测可能发生的中尺度灾害性气象，并采取提前性防护措施，最大程度上保障公民的人身财产安全。

技术特征：

1.一种组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述计算工作于ku波段星载雷达和工作于s波段地基雷达在台风条件下的回波强度关系式，包括：

3.根据权利要求2所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述回波强度关系式如下：

4.根据权利要求1所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述获取工作于s波段地基雷达之间的回波强度差值，包括：

5.根据权利要求4所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述获取工作于s波段地基雷达之间的回波强度差值，还包括：

6.根据权利要求5所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述基于所述回波强度差值，确定待订正的组网雷达，所述组网雷达包括地基雷达，包括：

7.根据权利要求1所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，基于所述星载雷达和地基雷达之间回波强度差值的数据，订正地基雷达的回波强度，完成所述组网雷达回波强度一致性订正包括：

8.根据权利要求7所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述地基雷达回波强度的真实值和测量值之间的关系如下：

9.根据权利要求7所述的组网雷达回波强度一致性订正方法，其特征在于，所述星载雷达与地基雷达之间的回波强度差值关系如下：

10.一种组网雷达回波强度一致性订正系统，其特征在于，系统包括数据采集设备、处理器、输出设备和储存器，所述数据采集设备、处理器、输出设备和储存器相互连接，其中，所述数据采集设备用于采集雷达所观测的回波强度数据，所述处理器用于处理采集到的数据，所述储存器用于储存数据及数据处理结果，执行如权利要求1-9任一项所述的组网雷达回波强度一致性订正方法。

技术总结本发明涉及气象监测领域，尤其是一种组网雷达回波强度一致性订正方法及系统，所述方法包括如下步骤：计算工作于Ku波段星载雷达和工作于S波段地基雷达在台风条件下的回波强度关系式；获取工作于S波段地基雷达之间的回波强度差值；基于所述回波强度差值，确定待订正的组网雷达，所述组网雷达包括地基雷达；对星载雷达和地基雷达所观测到的回波强度数据进行时空匹配，选取能准确代表星载雷达和地基雷达之间回波强度差值的数据；基于所述星载雷达和地基雷达之间回波强度差值的数据，订正地基雷达的回波强度，完成所述组网雷达回波强度一致性订正。本发明实现组网雷达观测一致，用于预测灾害性气象，采取提前防护，最大程度保障公民人身财产安全。技术研发人员：张帅,林立旻受保护的技术使用者：中国气象局上海台风研究所（上海市气象科学研究所）技术研发日：技术公布日：2024/11/14