基于地理圖信息的多普勒天氣雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)反演方法研究及產(chǎn)品開發(fā).pdf

1、隨著大氣探測(cè)手段的不斷更新和雷達(dá)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，多普勒天氣雷達(dá)不僅能夠測(cè)定降水的位置和強(qiáng)度，還能夠測(cè)量降水區(qū)域內(nèi)部的氣流速度，在氣象業(yè)務(wù)中的雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品應(yīng)用也越來越廣泛，對(duì)于中尺度天氣系統(tǒng)的分析具有非常重要的意義。多普勒雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)信息是輔助天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警的重要因素，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和研究單多普勒天氣雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)反演方法及其產(chǎn)品的開發(fā)是用好中國新一代布網(wǎng)多普勒天氣雷達(dá)的重要環(huán)節(jié)。 本文首先對(duì)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品應(yīng)用范圍和環(huán)境進(jìn)行了介紹，簡要分析了風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)

2、品的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。介紹與分析了國內(nèi)外風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)及其發(fā)展動(dòng)向，在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)二維水平風(fēng)場(chǎng)反演方法的基礎(chǔ)上，給出了基于雷達(dá)速度基數(shù)據(jù)的風(fēng)場(chǎng)反演的技術(shù)要點(diǎn)和算法流程。 第二，對(duì)陶祖鈺教授提出的VAP 方法風(fēng)場(chǎng)反演原理和反演條件進(jìn)行了簡要的介紹，在局地均勻風(fēng)假定的條件下，對(duì)VAP 方法的部分內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn)。在資料預(yù)處理的數(shù)據(jù)插值部分，著重分析了缺測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，在保證距離圈上數(shù)據(jù)線性的條件下，利用傳統(tǒng)的線性插值方法對(duì)遮擋數(shù)據(jù)進(jìn)行插值

3、。為了去掉脈動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)反演的影響，在3×3 窗口中利用色調(diào)關(guān)系對(duì)微小尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行了濾波處理，并對(duì)濾波前后的速度-方位廓線圖進(jìn)行了對(duì)比分析。在速度退模糊的處理過程中，通過分析發(fā)現(xiàn)速度模糊區(qū)域通常處在速度較大的區(qū)域，并且模糊和不模糊交替方位處的色調(diào)相反，利用這種色調(diào)關(guān)系，進(jìn)行了距離圈上的速度退模糊處理，并對(duì)具體退模糊處理的速度圖實(shí)例和距離圈廓線實(shí)例進(jìn)行了對(duì)比分析。 通過實(shí)例分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過資料預(yù)處理后的距離圈上的速度-方位廓線已經(jīng)沒有

4、明顯的脈動(dòng)，數(shù)據(jù)連續(xù)性比較好，達(dá)到了預(yù)處理的目的。從速度退模糊后的廓線上可以看到，利用色調(diào)關(guān)系進(jìn)行的連續(xù)距離圈上的模糊搜索能夠可靠保證準(zhǔn)確判定模糊區(qū)域并進(jìn)行有效的模糊處理。通過對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)利用色調(diào)關(guān)系的模糊處理速度較快，不受到相鄰距離圈上模糊數(shù)據(jù)的影響，并且不需要第一猜速度的判定。 第三，進(jìn)行了基于地理信息的回波區(qū)地理圖設(shè)計(jì)。由于風(fēng)場(chǎng)反演在雷達(dá)回波區(qū)域中對(duì)地圖要求不高，采用衛(wèi)星影像地圖作為地理背景底圖和對(duì)普通地圖采集數(shù)據(jù)綜合繪

5、圖的做法在滿足產(chǎn)品需求的條件下比開發(fā)GIS 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)適用，且應(yīng)用更靈活。本研究中，將掃描后的衛(wèi)星影像地圖作為回波區(qū)域地理底圖，對(duì)同比例尺地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣獲取其它地理要素，并通過經(jīng)緯度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正和校準(zhǔn)，然后利用軟件將地圖數(shù)據(jù)疊加顯示在地理底圖上。 最后，在掌握了風(fēng)場(chǎng)反演算法，明確風(fēng)場(chǎng)反演目標(biāo)后，利用Delphi 軟件開發(fā)了基于動(dòng)態(tài)鏈接庫的風(fēng)場(chǎng)軟件顯示系統(tǒng)，并用流程圖對(duì)風(fēng)場(chǎng)算法的軟件實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了介紹，對(duì)系統(tǒng)主要功能進(jìn)行了介紹