基于地理圖信息的多普勒天氣雷達風場反演方法研究及產(chǎn)品開發(fā).pdf

1、隨著大氣探測手段的不斷更新和雷達技術(shù)的進一步發(fā)展，多普勒天氣雷達不僅能夠測定降水的位置和強度，還能夠測量降水區(qū)域內(nèi)部的氣流速度，在氣象業(yè)務中的雷達風場產(chǎn)品應用也越來越廣泛，對于中尺度天氣系統(tǒng)的分析具有非常重要的意義。多普勒雷達風場信息是輔助天氣預報和預警的重要因素，進一步認識和研究單多普勒天氣雷達風場反演方法及其產(chǎn)品的開發(fā)是用好中國新一代布網(wǎng)多普勒天氣雷達的重要環(huán)節(jié)。 本文首先對風場產(chǎn)品應用范圍和環(huán)境進行了介紹，簡要分析了風場產(chǎn)

2、品的應用價值和研究意義。介紹與分析了國內(nèi)外風場反演技術(shù)及其發(fā)展動向，在進一步認識二維水平風場反演方法的基礎上，給出了基于雷達速度基數(shù)據(jù)的風場反演的技術(shù)要點和算法流程。 第二，對陶祖鈺教授提出的VAP 方法風場反演原理和反演條件進行了簡要的介紹，在局地均勻風假定的條件下，對VAP 方法的部分內(nèi)容進行了改進。在資料預處理的數(shù)據(jù)插值部分，著重分析了缺測數(shù)據(jù)的特點，在保證距離圈上數(shù)據(jù)線性的條件下，利用傳統(tǒng)的線性插值方法對遮擋數(shù)據(jù)進行插值

3、。為了去掉脈動數(shù)據(jù)對反演的影響，在3×3 窗口中利用色調(diào)關(guān)系對微小尺度數(shù)據(jù)進行了濾波處理，并對濾波前后的速度-方位廓線圖進行了對比分析。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，進行了距離圈上的速度退模糊處理，并對具體退模糊處理的速度圖實例和距離圈廓線實例進行了對比分析。 通過實例分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過資料預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，數(shù)據(jù)連續(xù)性比較好，達到了預處理的目的。從速度退模糊后的廓線上可以看到，利用色調(diào)關(guān)系進行的連續(xù)距離圈上的模糊搜索能夠可靠保證準確判定模糊區(qū)域并進行有效的模糊處理。通過對比研究，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，進行了基于地理信息的回波區(qū)地理圖設計。由于風場反演在雷達回波區(qū)域中對地圖要求不高，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)濟適用，且應用更靈活。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，對同比例尺地圖進行數(shù)據(jù)采樣獲取其它地理要素，并通過經(jīng)緯度對數(shù)據(jù)進行訂正和校準，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，在掌握了風場反演算法，明確風場反演目標后，利用Delphi 軟件開發(fā)了基于動態(tài)鏈接庫的風場軟件顯示系統(tǒng)，并用流程圖對風場算法的軟件實現(xiàn)過程進行了介紹，對系統(tǒng)主要功能進行了介紹