CN103235290B - 一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法 - Google Patents

一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法，包括如下步骤：（1）设定探测的矩形地理范围；（2）在矩形地理范围内，根据分辨率要求按照行列间距规则排列坐标点，形成地理空间点阵；（3）获取地理空间点阵中的每一个点相对于雷达位置的方位角以及球面距离；（4）结算与当前点对应的雷达探测数据，以获得该点的数值；（5）将点阵中每一个坐标点上的数值以二维矩阵的存储结构进行组织，再将数据序列化为二进制数据，存入数据库中；（6）创建数据读取服务接口，调取存储入库的雷达产品数据。其有益效果:不仅为雷达探测数据的处理与存储、共享等提供了新的途径，而且为雷达探测数据的统计分析提供了条件。

Description

一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法
技术领域
本发明涉及气象探测领域，尤其涉及一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法。
背景技术
随着探测技术的发展，雷达探测数据成为越来越重要与可靠的气象探测数据。然而雷达的产品数据多为图片格式，随着GIS的发展,如何将雷达探测数据与具有精确位置信息的地理信息匹配进行相关的数据分析具有十分重要的意义。目前多采用“图片拉扯”的方式进行，即首先确定雷达探测数据的边界范围，然后在地图上强制性地将雷达图片产品数据“拉扯”到规定的边界范围内。这种方式虽然可以达到一定的匹配效果，位置精度往往差强人意，尤其是其数据产品的图片形式记录的是颜色RGB值，而不是具体的雷达回波强度等数值信息，难以基于GIS对其进行集成地理信息的空间数据分析。并且这些产品数据是按照一定的数值范围赋予的颜色，这样就大大损失了数值精度。
发明内容
本发明的目的在于解决目前雷达产品数据难以与GIS数据匹配进行基于地理信息的空间分析问题，满足雷达产品数据与地理信息数据的集成与分析需求，提供一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法，具体有以下技术方案实现：
所述基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法，所述方法包括如下步骤：
（1）在雷达能够探测到的范围内,按照经纬度指定东西南北四个方向的边界形成一个矩形区域，作为探测的地理范围；
（2）在矩形区域范围内，根据分辨率要求按照行列间距规则排列坐标点，形成地理空间点阵；
（3）获取地理空间点阵中的每一个点相对于雷达位置的方位角以及球面距离；
（4）通过步骤（3）中获得的方位角以及球面距离，求得与当前点对应的雷达探测数据，以获得该空间点上对应的雷达数值；
（5）重复步骤（4）将点阵中每一个坐标点上对应的数值求算出来，并以二维矩阵结构进行组织，形成雷达产品数据,再将以所述存储结构组织的数据序列化为二进制数据，存入数据库中；（6）创建数据读取服务接口，调取存储入库的雷达产品数据。
所述方法的进一步设计在于，所述步骤（3）中球面距离Dis按式1、2计算arcdst=地球半径*(acos(sin(雷达坐标纬度)*sin(当前点坐标纬度)+cos(雷达坐标点纬度)*cos(当前坐标点纬度)*cos((雷达坐标点经度-当前坐标点经度)))，                                                                  1Dis=地球半径*arcdst，                                                    2其中，arcdst为临时变量，Dis为当前点距离雷达站点的球面距离，单位为千米，地球半径取：6371.004千米；
所述方位角按式3、4、5、6计算
a=cos(雷达坐标纬度)*sin(arcdst);                                  3sinlat2=sin(当前点的纬度)，                                              4coshd=(sinlat2-sin(雷达坐标纬度)*cos(arcdst))/a，                        5Azi=acos(coshd);                                                         6其中，arcdst为式1的临时变量；
Azi为所求的方位角；
所述方法的进一步设计在于，所述步骤4中包括如下步骤：
1）将步骤3中获取的方位角Azi取整，令A=int（Azi），得到该点对应的雷达探测数据所在的方位角；
2）令index=int(Dis/雷达库长),得到该点相对应的雷达探测数据的库数，即该探测线上第几库数据，则该地面点的数值为雷达探测数据与该点对应的层中、方位角为A的探测线上第index库的数据。
所述方法的进一步设计在于，所述存储结构包括整个点阵的行数，列数，最左下角点的X、Y坐标、行列间距以及二维数组序列，所述二维数组序列为所有点对应的数值数据按照其行列位置的分布。
本发明的优点如下：
本发明提供的采用地理空间点阵的方法有效地将雷达探测数据与地面点阵位置进行叠加，并将每个点阵坐标处的探测数据按照自定义格式进行组织存储，构建服务接口，按照用户的需求能够输出图片产品数据以及所需要的多种格式。本方法发明为雷达探测数据的处理与存储、共享等提供了新的途径，不仅满足了气象部门对雷达探测数据的一般性需求，而且为雷达探测数据基于GIS平台进行空间位置的统计分析处理奠定了基础。同时也为雷达探测数据基于GIS与其它气象数据集成分析提供了可能。
附图说明
图1是所述基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法基本过程示意图。
图2是所述方法获取雷达探测数据后的数据处理流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
如图1，本实施例提供的基于地理空间点阵对雷达第一层基本反射率产品数据的处理方法，方法包括如下步骤：
（1）在雷达能够探测到的范围内,按照经纬度指定东西南北四个方向的经纬线作为边界形成一个矩形区域，作为探测的地理范围。
（2）在矩形区域内，根据分辨率要求按照行列间距规则排列坐标点，形成地理空间点阵，可以将行列间距设置为0.01度，约合地面距离为1.11公里。
（3）获取地理空间点阵中的每一个点相对于雷达位置的方位角以及球面距离。
（4）通过步骤（3）中获得的方位角以及球面距离，求得与当前点对应的雷达探测数据，以获得该点的数值。
（5）重复步骤（4）将点阵中每一个坐标点上对应的数值求算出来，并以二维矩阵结构进行组织，形成雷达产品数据,再将以所述存储结构组织的数据序列化为二进制数据，存入数据库中；其数据组织结构如下所示：
行数n
列数m
左下角X坐标x
左下角Y坐标y
行列间距d
a11a12a13a14……………a1m
a11a12a13a14……………a2m
…………………………………………………………….
An1an2an3an4……………anm
（6）创建数据读取服务接口，调取存储入库的雷达产品数据。
步骤（3）中，球面距离Dis按式1、2计算arcdst=地球半径*(acos(sin(雷达坐标纬度)*sin(当前点坐标纬度)+cos(雷达坐标点纬度)*cos(当前坐标点纬度)*cos((雷达坐标点经度-当前坐标点经度)))，                                                                         1
Dis=地球半径*arcdst，                                                    2
其中，arcdst为临时变量，Dis为当前点距离雷达站点的球面距离，单位为千米，地球半径取：6371.004千米；
所述方位角按式3、4、5、6计算
a=cos(雷达坐标纬度)*sin(arcdst);                                         3
sinlat2=sin(当前点的纬度)，                                              4
coshd=(sinlat2-sin(雷达坐标纬度)*cos(arcdst))/a，                        5
Azi=acos(coshd);                                                         6
其中，arcdst为式1的临时变量；Azi为所求的方位角。
步骤4中，包括如下步骤：
1）将步骤3中获取的方位角Azi取整，令A=int（Azi），得到该点对应的雷达探测数据所在的方位角；
2）令index=int(Dis/雷达库长),得到该点相对应的雷达探测数据的库数，则该地面点对应的处理数值为雷达探测数据中第一层、方位角为A的探测线上第index库的数据。
如图2，步骤（6）中，创建数据读取服务接口，来调取存储入库的雷达产品数据。按照上述结构存储的数据能够很容易根据需要生成图片，或者能够被ArcGIS等GIS平台所支持的栅格等数据格式，为GIS平台的分析处理提供数据源。
基于本实施例提供的一种地理空间点阵的方法从雷达基数据入手获得第一层探测数据的基本反射率产品数据，并按照自定义格式对获取的雷达基本反射率产品数据进行组织存储，构建相应的服务接口，可以有效地转换为图片以及能够被GIS常用软件所接受的数据产品形式，有效地应用于GIS的空间数据分析，以及其它各种用途。

Claims (3)

1.一种基于地理空间点阵的雷达探测数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在雷达能够探测到的范围内,按照经纬度指定东西南北四个方向的边界形成一个矩形区域，作为探测的地理范围；
(2)在矩形区域范围内，根据分辨率要求按照行列间距规则排列坐标点，形成地理空间点阵；
(3)获取地理空间点阵中的每一个点相对于雷达位置的方位角以及球面距离；
(4)通过步骤(3)中获得的方位角以及球面距离，求得与当前点对应的雷达探测数据，以获得该空间点上对应的雷达数值；
(5)重复步骤(4)将点阵中每一个坐标点上的处理数值求算出来，并以二维矩阵结构进行组织，形成雷达产品数据,再将以存储结构组织的数据序列化为二进制数据，存入数据库中；
(6)创建数据读取服务接口，调取存储入库的雷达产品数据；
其中，所述步骤(3)中球面距离Dis按式1、2计算
arcdst＝地球半径*(acos(sin(雷达坐标纬度)*sin(当前点坐标纬度)+cos(雷达坐标点纬度)*cos(当前坐标点纬度)*cos((雷达坐标点经度-当前坐标点经度)))，        1
Dis＝地球半径*arcdst，                                             2
其中，arcdst为临时变量，Dis为当前点距离雷达站点的球面距离，单位为千米，地球半径取：6371.004千米；
所述方位角按式3、4、5、6计算
a＝cos(雷达坐标纬度)*sin(arcdst)；                                 3
sinlat2＝sin(当前点的纬度)，                                       4
coshd＝(sinlat2-sin(雷达坐标纬度)*cos(arcdst))/a，                 5
Azi＝acos(coshd)；                                                 6
其中，arcdst为式1的临时变量；Azi为所求的方位角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中包括如下步骤：
1)将步骤3中获取的方位角Azi取整，令A＝int(Azi)，得到该点对应的雷达探测数据所在的方位角；
2)令index＝int(Dis/雷达库长),得到该点相对应的雷达探测数据的库数，则该地面点的数值为雷达探测数据对应层中、方位角为A的探测线上第index库的数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储结构包括整个点阵的行数，列数，最左下角点的X、Y坐标、行列间距以及二维数组序列，所述二维数组序列为所有点对应的处理数值数据按照其行列位置的分布。
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