CN107656256B - 利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法，依据第一预定时间的雷达格点数据获取第一雷达图；以及从第一雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第二雷达图；依据当前的雷达格点数据获取第三雷达图；以及从第三雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第四雷达图；获取各个第二雷达图和第四雷达图的质心点以及平均回波强度值；对各个第二雷达图和各个第四雷达图进行图形匹配，得到满足预定条件的若干组雷达图，依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图获取暴雨的移动速度和暴雨的移动方向；进而获取暴雨在第二预定时间覆盖的区域；对所述覆盖区域进行暴雨预警。

Description

利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法
技术领域
本发明涉及气象预警技术领域，特别是涉及一种利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法。
背景技术
突发的暴雨是主要气象灾害之一，气象雷达是监测暴雨最有效的手段，目前的天气预报都是大范围大时段的预警，不能直接预报(预警)未来30分钟内是否有雷暴雨。而企业和公众非常需要获取未来30分钟左右的精细降雨信息，以便采取适当的防护措施。比如，预报下午广州有暴雨，企业不可能整个下午停产。只有针对某家企业精确的预报或预警，企业据此停止危险左右，这样既保证了安全，又大幅减少了雷雨对正常生产的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法，可以提高雷雨预警的实时性和准确性。
一种利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法，所述方法包括：
依据第一预定时间的雷达格点数据获取第一雷达图；以及从第一雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第二雷达图；
依据当前的雷达格点数据获取第三雷达图；以及从第三雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第四雷达图；
获取各个第二雷达图的质心点以及平均回波强度值；
获取各个第四雷达图的质心点以及平均回波强度值；
对各个第二雷达图和各个第四雷达图进行图形匹配，得到重叠度以及图形面积满足预定条件的若干组雷达图，每组雷达图包括一个第二雷达图和一个第四雷达图；
依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图的质心点和所述第一预定时间，获取暴雨的移动速度；
依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图的质心点获取暴雨的移动方向；
依据暴雨的移动速度和移动方向，获取暴雨在第二预定时间覆盖的区域；
对所述覆盖区域进行暴雨预警。
本发明中利用不同时间(如前后6分钟)获取的雷达图，依据其质心点和平均回波强度值进行图形匹配，获得重叠度以及图形面积满足预定条件的若干组雷达图，其中包括的第四雷达图即是第二雷达图经过6分钟的移动后所在的位置，然后依据第二雷达图和第四雷达图获取的暴雨的移动方向和暴雨移动速度，得到未来一段时间暴雨的覆盖区域，对覆盖区域进行暴雨预警，可以提高雷雨预警的实时性和准确性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但不应构成对本发明的限制。在附图中，
图1为一个利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中获取暴雨移动方向的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
参考图1，一种利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法，包括步骤：
S1、依据第一预定时间的雷达格点数据获取第一雷达图；以及从第一雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第二雷达图；
具体的可以是获取6分钟前的雷达格点数据。读取3km层的雷达格点数据，雷达6分钟扫描一次，扫描由雷达专用软件转为格点数据，1km*1km一个格点，每个格点数据包含经纬度、回波强度两个数据，将回波强度值用1km*1km的正方形颜色块表示按照其经纬度坐标画到电子地图对应的位置上，生成第一雷达图。
在一个实施例中，从第一雷达图中，获取雷达回波强度大于50DB的若干第二雷达图，如图2所示。对若干第二雷达图标号1、2、3……
S2、依据当前的雷达格点数据获取第三雷达图；以及从第三雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第四雷达图；
同理，从第三雷达图中，获取雷达回波强度大于50DB的若干第四雷达图，如图2所示。对若干第四雷达图标号A、B、C……
S3、获取各个第二雷达图的质心点以及平均回波强度值；
获得各个第二雷达图的质心点；
获取各个第二雷达图的平均回波强度值时：获取各个第二雷达图中包含的雷达格点总数，以及其中每个雷达格点的回波强度值；依据每个雷达格点的回波强度值和雷达格点总数，获得各个第二雷达图的平均回波强度值。具体的，可以依据如下方式得到：先从雷达格点数据(雷达数据每平方公里一个格点)里统计几何图形里(第二雷达图)包含的雷达格点总数n，然后读出每个雷达格点的回波强度值：db1…dbn，那么第二雷达图的回波平均值为：D1＝(db1+db2+…+dbn)/n。
S4、获取各个第四雷达图的质心点以及平均回波强度值；
获取各个第四雷达图的平均回波强度值的步骤包括：获取各个第四雷达图中包含的雷达格点总数，以及其中每个雷达格点的回波强度值；依据每个雷达格点的回波强度值和雷达格点总数，获得各个第四雷达图的平均回波强度值。具体的，可以依据如下方式得到：先从雷达格点数据(雷达数据每平方公里一个格点)里统计几何图形里(第四雷达图)包含的雷达格点总数n，然后读出每个雷达格点的回波强度值：db1…dbn，那么第四雷达图的回波平均值为：D2＝(db1+db2+…+dbn)/n。
S5、对各个第二雷达图和各个第四雷达图进行图形匹配，得到重叠度以及图形面积满足预定条件的若干组雷达图，每组雷达图包括一个第二雷达图和一个第四雷达图；
具体的，将各个第二雷达图(图2中编号为1、2、3…的雷达图)分别与各个第四雷达图(图2中编号为A、B、C…)进行匹配，相互之间重叠最大的而且面积相差最小的为匹配的雷达图，比如，如果第二雷达图1和第四雷达图A匹配，则说明第四雷达图A是从第二雷达图1移过来的。
S6、依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图的质心点和所述第一预定时间，获取暴雨的移动速度；
具体的，获取匹配的第二雷达图和第四雷达图的质心点之间的距离eg，两个质心点之间的移动时间是6分钟，距离eg除以6分钟即为该雷达图移动的速度，也是暴雨的移动速度。
S7、依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图的质心点获取暴雨的移动方向；
具体的，以正北为零度，见图2，efg组成一个直角三角形，用三角形方法计算暴雨移动的方向角度a。
S8、依据暴雨的移动速度和移动方向，获取暴雨在第二预定时间覆盖的区域；
具体的，第二预定时间可以是30分钟。
S9、对所述覆盖区域进行暴雨预警。
本发明中利用不同时间(如前后6分钟)获取的雷达图，依据其质心点和平均回波强度值进行图形匹配，获得重叠度以及图形面积满足预定条件的若干组雷达图，其中包括的第四雷达图即是第二雷达图经过6分钟的移动后所在的位置，然后依据第二雷达图和第四雷达图获取的暴雨的移动方向和暴雨移动速度，得到未来一段时间暴雨的覆盖区域，对覆盖区域进行暴雨预警，可以提高雷雨预警的实时性和准确性。
进一步地，由于雷达扫描时间为6分钟，6分钟内也有几何面积变化很大的雷达图，这些图形无法用上述方法完成匹配，则在对各个第二雷达图和各个第四雷达图进行图形匹配的步骤之后，还包括步骤：对于未完成图形匹配的第二雷达图和第四雷达图，依据第二雷达图以及第四雷达图的质心，进行两两循环计算，获得质心距离最近的若干组第二雷达图和第四雷达图，据此得到所述若干组雷达图。
进一步地，由于暴雨移动过程中可能增强也可能减弱，如果只要在暴雨路径上就发出预报预警信息，则可能存在误报。因此，在获得所述若干组雷达图之后还包括步骤：依据各组雷达图中第二雷达图的平均回波强度值、雷达格点总数，和第四雷达图的平均回波强度值、雷达格点总数，以及在所述第一预定时间监测到的风速和当前监测到的风速，获取暴雨增减系数；其中，第一预设时间可以是6分钟。具体的，可以依据如下方式获得暴雨增减系数T：第四雷达图的回波平均值为D2，与该第四雷达图匹配的第二雷达图的回波平均值为D1，则，T＝(D2*(V1/b)-D1*(V2/c))/6，其中，V1为当前风速，V2为6分钟前风速，b为第四雷达图中的雷达格点总数，c为上一张(6分钟前)第二雷达图中的雷达格点总数，T为暴雨增减系数。当T大于1时表明暴雨在增强。
在所述对覆盖区域进行暴雨预警的步骤中，对暴雨增减系数大于1的覆盖区域进行暴雨预警。而且当T大于1，向这个区域内的用户发出预警信息。表明暴雨在增强，30分钟内会漂移到用户上方。用T系数判断暴雨移动过程中随着距离和时间增强或减弱程度，据此，决定给暴雨移动路径上的企业和个人发布预报预警信息，减少误报率。
只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用雷达数据识别跟踪暴雨的方法，其特征在于，包括步骤：
依据第一预定时间的雷达格点数据获取第一雷达图；以及从第一雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第二雷达图；
依据当前的雷达格点数据获取第三雷达图；以及从第三雷达图中获取雷达回波强度大于预设阈值的若干第四雷达图；
获取各个第二雷达图的质心点以及平均回波强度值；
获取各个第四雷达图的质心点以及平均回波强度值；
对各个第二雷达图和各个第四雷达图进行图形匹配，得到重叠度以及图形面积满足预定条件的若干组雷达图，每组雷达图包括一个第二雷达图和一个第四雷达图；
依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图的质心点和所述第一预定时间，获取暴雨的移动速度；
依据各组雷达图中的第二雷达图和第四雷达图的质心点获取暴雨的移动方向；
依据暴雨的移动速度和移动方向，获取暴雨在第二预定时间覆盖的区域；
对所述覆盖区域进行暴雨预警。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取各个第二雷达图的平均回波强度值的步骤包括：获取各个第二雷达图中包含的雷达格点总数，以及其中每个雷达格点的回波强度值；依据每个雷达格点的回波强度值和雷达格点总数，获得各个第二雷达图的平均回波强度值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取各个第四雷达图的平均回波强度值的步骤包括：获取各个第四雷达图中包含的雷达格点总数，以及其中每个雷达格点的回波强度值；依据每个雷达格点的回波强度值和雷达格点总数，获得各个第四雷达图的平均回波强度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对各个第二雷达图和各个第四雷达图进行图形匹配的步骤之后，还包括步骤：
对于未完成图形匹配的第二雷达图和第四雷达图，依据第二雷达图以及第四雷达图的质心，进行两两循环计算，获得质心距离最近的若干组第二雷达图和第四雷达图，据此得到所述若干组雷达图。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，获得所述若干组雷达图之后还包括步骤：依据各组雷达图中第二雷达图的平均回波强度值、雷达格点总数，和第四雷达图的平均回波强度值、雷达格点总数，以及在所述第一预定时间监测到的风速和当前监测到的风速，获取暴雨增减系数；
在所述对覆盖区域进行暴雨预警的步骤中，对暴雨增减系数大于1的覆盖区域进行暴雨预警。
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