CN104820222B - 雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法 - Google Patents
雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104820222B CN104820222B CN201410815601.8A CN201410815601A CN104820222B CN 104820222 B CN104820222 B CN 104820222B CN 201410815601 A CN201410815601 A CN 201410815601A CN 104820222 B CN104820222 B CN 104820222B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- radar
- precipitation
- rainfall
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000205 computational method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000006855 networking Effects 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/95—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for meteorological use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法。通过实时获取的降水粒子信息和对传统衰减订正方法的改进，得到实时动态的衰减订正和降水计算的相关参数，有效改善因当时当地大气、降水衰减和其它气象因子等的影响对雷达降水估测带来的误差。
Description
技术领域
本发明属于大气科学领域，具体涉及激光雨滴谱仪与雨量雷达(precipitationradar)的同步测量，对雨量雷达进行实时、动态的衰减订正和降水计算。
背景技术
本世纪以来，雷达定量测量降水再次得到许多国家，特别是发达国家的高度重视。美国2003年以来开展的CASA计划，以4部X波段雷达组网开展引发山洪、城市内涝的降水定量测量；2013年日本拟建的26个“radar rain gauge”，以雷达为核心开展覆盖其重点洪涝区的降水定量测量。这些雷达主要用于降水的测量，具有明显的雨量雷达特性。近年来，我国有关部门在部分城市和流域也开展了类似的工作。
雨量雷达能实现高时空分辨率的降水测量，可以克服常规雨量计空间代表性很差的问题，但，由于雨量雷达测量降水受到当时当地的大气、降水本身的衰减和气象因子等的影响，所得到的回波或雷达反射率因子(通常称Z值)只是相对值，导致定量估算的降水误差较大。为减小误差，国内外不少科技人员通过对降水滴谱分型和对降水类型分型，统计出较为接近真实的雷达衰减和降水估测的系数，但这些相对固定的统计值难以完全符合世界各地的每次实际降水过程。
随着激光雨滴谱仪的广泛使用，使得用雨量雷达得到真实Z值成为可能。激光雨滴谱仪可实时获取每个降水粒子的粒径和下落速度，可根据雨强I和Z值计算公式直接得到当时当地的I和Z值。在时空匹配的条件下，用激光雨滴谱仪测量的I和Z值，对雨量雷达进行实时动态的衰减订正和雨量计算，可显著提高雷达定量测量降水的准确性。
发明内容
随着雷达和雨滴谱仪技术的进步，本发明提出了一种利用激光雨滴谱仪与雨量雷达的同步测量，对雨量雷达进行实时、动态的衰减订正和降水计算的方法，以解决单一雷达定量估算降水误差较大的问题。
本发明的目的在于提出一种雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法。
本发明的实时动态衰减订正与降水计算包括以下步骤：
1)获取激光雨滴谱仪与雨量雷达在时空上同步实时测量的雷达反射率因子Zp(R)。
2)根据HITSCHFELD和BORDAN提出的衰减订正方法(简称HB法)，按照(1)式求解c、d系数，
其中，Zm(R)为雨量雷达测量的与Zp(R)时空匹配的雷达反射率因子，R为距离。
3)由已知的c、d系数，按(2)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行衰减订正，
其中，Zt(N)为雨量雷达经衰减订正后的第N个库的雷达反射率因子值，Zm(N)雨量雷达衰减订正前的第N个库的雷达反射率因子值，N为库数，dN为库长，J为总库数。
4)实时获取多个或多时次激光雨滴谱仪与雨量雷达在时间上匹配的雷达反射率因子Zp(R)及相应的雨强Ip(R)。
5)根据(3)式求解a、b系数，
Zpi(R)＝a×Ipi(R)b (3)
其中，在多时次的情况下，i为大于2的时次数；在多个激光雨滴谱仪的情况下，i为大于2的激光雨滴谱仪数。
6)由求得的a、b系数，按(4)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行雨强计算，
Zt(N)＝a×It(N)b (4)
其中，It(N)为雨量雷达扫描线上第N个库的雨强值。
7)衰减订正与降水计算结束。
本发明的优点：
一是对HB法的计算进行了较大改进，根据雨滴谱仪实际测量值，对雷达进行实时动态的衰减订正，改善了一次降水过程固定一组c、d系数带来的误差。
二是根据雨滴谱仪实际测量的Z值，直接进行衰减订正，降低了计算或拟合衰减系数k可能带来的不确定性。
三是利用雨滴谱仪实时建立的Z-I关系和雨量雷达的实时测量值，进行实时动态降水计算，改善了一次降水过程固定一组a、b系数带来的误差。
四是利用(1)、(2)式的处理，不仅对衰减进行了订正，还可对雷达常数的变化进行间接的校准。
附图说明
图1为本发明的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法的流程图；
具体实施方式
下面结合说明书附图详细描述本发明的实施方式。
如图1所示，本发明的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法包括以下步骤：
1.获取某时段雨量雷达平面位置扫描的雷达反射率因子Zm(R)。
2.读取同时段多个激光雨滴谱仪测量的雷达反射率因子Zp(R)和雨强Ip(R)。
3.在空间上对Zm(R)和Zp(R)进行匹配，并计算(1)式中随时段变化的c、d系数。
4.将c、d系数带入(2)式，对雨量雷达进行逐库的实时衰减订正。
5.在时空上对Zp(R)和Ip(R)进行匹配，根据(3)式计算或拟合随时段变化的a、b系数。
6.将a、b系数带入(4)式，对雨量雷达进行逐库的实时雨强计算。
7.衰减订正与降水计算结束。
最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (4)
1.一种雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，是利用激光雨滴谱仪与雨量雷达的同步测量，对雨量雷达进行实时动态的衰减订正和降水计算，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取激光雨滴谱仪与雨量雷达在时空上同步实时测量的雷达反射率因子Zp(R)；
2)根据HITSCHFELD和BORDAN提出的衰减订正方法(简称HB法)，按照(1)式求解c、d系数，
<mrow>
<mi>Z</mi>
<mi>p</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>R</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mi>Z</mi>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>R</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>/</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<mi>c</mi>
<mi>d</mi>
<msubsup>
<mo>&Integral;</mo>
<mn>0</mn>
<mi>R</mi>
</msubsup>
<msup>
<mi>Z</mi>
<mi>d</mi>
</msup>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>R</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>d</mi>
<mi>R</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，Zm(R)为雨量雷达测量的与Zp(R)时空匹配的雷达反射率因子，R为距离；
3)由已知的c、d系数，按(2)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行衰减订正，
<mrow>
<mi>Z</mi>
<mi>t</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>N</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mi>Z</mi>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>N</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>/</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<mi>c</mi>
<mi>d</mi>
<munderover>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<mi>N</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>J</mi>
</munderover>
<msup>
<mi>Z</mi>
<mi>d</mi>
</msup>
<mi>m</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>N</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<mi>d</mi>
<mi>N</mi>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，Zt(N)为雨量雷达经衰减订正后的第N个库的雷达反射率因子值，Zm(N)雨量雷达衰减订正前的第N个库的雷达反射率因子值，N为库数，dN为库长，J为总库数；
4)实时获取多个或多时次激光雨滴谱仪与雨量雷达在时间上匹配的雷达反射率因子Zpi(R)及相应的雨强Ipi(R)；
其中，在多时次的情况下，下标i为时次数；在多个激光雨滴谱仪的情况下，下标i为激光雨滴谱仪数；
5)根据(3)式求解a、b系数，
2pi(R)＝a×Ipi(R)b (3)
其中，在多时次的情况下，下标i为时次数；在多个激光雨滴谱仪的情况下，下标i为激光雨滴谱仪数；
6)由求得的a、b系数，按(4)式对雨量雷达的每条扫描线逐库进行雨强计算，
Zt(N)＝a×lt(N)b (4)
其中，It(N)为雨量雷达扫描线上第N个库的雨强值；
7)衰减订正与降水计算结束。
2.如权利要求1所述的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，其特征在于，所述雨量雷达包括可以用于测雨的S、C、X波段的各种型号和各种库长的雷达。
3.如权利要求1所述的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，其特征在于，所述雨量雷达包括单部雷达测量和多部雷达的组网测量。
4.如权利要求1所述的雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法，其特征在于，所述衰减订正与降水计算应用于大于30km的各种雷达有效探测半径之中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410815601.8A CN104820222B (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410815601.8A CN104820222B (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104820222A CN104820222A (zh) | 2015-08-05 |
| CN104820222B true CN104820222B (zh) | 2017-08-29 |
Family
ID=53730563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410815601.8A Active CN104820222B (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104820222B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106324580B (zh) * | 2016-11-02 | 2018-11-06 | 中国人民解放军理工大学 | 一种基于微波链路网的雷达回波衰减订正方法 |
| FR3061775B1 (fr) * | 2017-01-09 | 2020-03-27 | Novimet | Procede d'estimation d'un taux de precipitations, notamment de pluie ou de neige |
| CN109614744B (zh) * | 2018-12-28 | 2022-11-22 | 浙江理工大学 | 一种基于大数据的降水量检测方法及系统 |
| CN110018479A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-16 | 中国气象局广州热带海洋气象研究所 | C波段双偏振天气雷达反射率地形遮挡衰减订正方法 |
| CN113252995B (zh) * | 2021-05-13 | 2022-05-31 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于地面雨强加权的融化层衰减确定方法 |
| CN113985378B (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-11 | 雷象科技（北京）有限公司 | 一种阵列天气雷达衰减订正方法 |
| CN119414494B (zh) * | 2025-01-07 | 2025-04-04 | 中水北方勘测设计研究有限责任公司 | 一种基于雨滴谱仪和气象雷达的短临降雨预报方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101535834A (zh) * | 2006-11-17 | 2009-09-16 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于借助雷达识别降水的方法及装置 |
| CN102353955A (zh) * | 2010-06-04 | 2012-02-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 雷达传感器以及用于借助雷达传感器检测降水的方法 |
| CN102662162A (zh) * | 2012-02-16 | 2012-09-12 | 邓勇 | X波段多普勒雷达降水估测方法 |
| CN103499813A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-08 | 邓勇 | 雷达降水因子判别云与降水的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7353121B2 (en) * | 2006-04-28 | 2008-04-01 | Smart Disaster Response Technologies, Inc. | Methods, apparatus, media and signals for facilitating real-time management of a utility supply |
-
2014
- 2014-12-25 CN CN201410815601.8A patent/CN104820222B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101535834A (zh) * | 2006-11-17 | 2009-09-16 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于借助雷达识别降水的方法及装置 |
| CN102353955A (zh) * | 2010-06-04 | 2012-02-15 | 罗伯特·博世有限公司 | 雷达传感器以及用于借助雷达传感器检测降水的方法 |
| CN102662162A (zh) * | 2012-02-16 | 2012-09-12 | 邓勇 | X波段多普勒雷达降水估测方法 |
| CN103499813A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-08 | 邓勇 | 雷达降水因子判别云与降水的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104820222A (zh) | 2015-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104820222B (zh) | 雨量雷达实时动态衰减订正与降水计算方法 | |
| CN105629263B (zh) | 一种对流层大气延迟误差估计改正方法和改正系统 | |
| CN102539336B (zh) | 基于环境一号卫星的可吸入颗粒物估算方法及系统 | |
| CN103994976B (zh) | 基于modis数据的农业旱情遥感监测方法 | |
| CN113177744A (zh) | 一种城市绿地系统碳汇量估算方法及系统 | |
| CN108446999B (zh) | 基于冠气温差和遥感信息进行灌区不同作物et估算方法 | |
| CN107608939A (zh) | 基于高分辨率卫星数据的trmm降水数据降尺度方法 | |
| CN108304973A (zh) | 基于积温、辐射和土壤含水量的区域作物成熟期预测方法 | |
| CN103901420A (zh) | 先验地表反射率支持的动态阈值法遥感数据云识别方法 | |
| CN110389087B (zh) | 一种污染天气下的pm2.5浓度卫星遥感估算方法 | |
| CN107862148A (zh) | 一种基于遥感数据的参考作物腾发量计算方法 | |
| CN109974665A (zh) | 一种针对缺少短波红外数据的气溶胶遥感反演方法及系统 | |
| CN103727920B (zh) | 基于大地水准面模型测量水准高差的方法 | |
| CN107679361A (zh) | 一种测风数据处理方法 | |
| CN110927120A (zh) | 一种植被覆盖度预警方法 | |
| CN105975791A (zh) | 一种基于双平滑法的稀疏区域降水估算融合方法 | |
| KR101423278B1 (ko) | 로컬 게이지 보정을 이용한 강수량 산출 시스템 및 그 방법 | |
| CN107656278A (zh) | 基于稠密雨量站定量降水估测方法 | |
| CN110030934A (zh) | 基于modis卫星传感器的气溶胶光学厚度的获取方法 | |
| CN101846512B (zh) | 一种土地巡查实现方法 | |
| CN106546958B (zh) | 一种优化的雷达数据同化方法 | |
| CN110188955B (zh) | 一种基于叶绿素荧光遥感的大尺度秋粮产量估算方法 | |
| CN103674904A (zh) | 红外特性测量中大气传输快速修正方法 | |
| CN107007998A (zh) | 一种高尔夫球场的图像网格化直接距离测量法 | |
| CN109033181B (zh) | 一种复杂地形地区风场地理数值模拟方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Deng Yong Document name: Notification of Decision on Request for Restoration of Right |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Deng Yong Document name: Notification of Passing Preliminary Examination of the Application for Invention |
|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Deng Yong Document name: Notification of Publication and of Entering the Substantive Examination Stage of the Application for Invention |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Deng Yong Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |