CN117310716B - 基于多波段雷达融合估测降水量的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法和装置，涉及数据处理技术领域。该方法包括：针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度；获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量，这样，可以有效地提高估测出的降水量的准确度。
Description
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法和装置。
背景技术
使用雷达进行降水量估测是一种常见的气象观测方法，利用雷达的电磁波与下落的雨滴之间的相互作用，可以估测出降水量。
目前，主要是通过S波段双偏振雷达进行降水量的估测；或者，通过X波段双偏振雷达进行降水量的估测。但是，S波段双偏振雷达进行降水量的估测方法和X波段双偏振雷达进行降水量的估测方法都是基于雷达本身的物理特性。其中，S波段双偏振雷达估测降水量时，在距离雷达很远的地方雷达波束中心处的降水量估测不准确；X波段双偏振雷达估测降水量时，其定标不好，存在明显的系统偏差。
因此，采用上述两种方法，会导致估测出的降水量的准确度较低。
发明内容
本申请提供了一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法和装置，可以有效地提高估测出的降水量的准确度。
本申请提供了一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，该基于多波段雷达融合估测降水量的方法可以包括：
针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定所述经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，所述目标区域为所述第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，所述第一波段雷达的覆盖高度低于所述第二波段雷达的覆盖高度；
获取所述第二波段雷达在所述经纬度格点对应的雷达数据，并确定所述第二波段雷达在所述经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；
基于多个有效雷达数据、所述雷达数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，所述基于预设高度确定所述经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据，包括：
针对各所述第一波段雷达，在所述第一波段雷达为单偏振雷达的情况下，将数据高度大于所述预设高度的雷达数据，确定为所述第一波段雷达的所述有效雷达数据；
在所述第一波段雷达为双偏振雷达的情况下，将数据高度大于所述预设高度、且双偏振雷达相关系数大于预设系数阈值的雷达数据，确定为所述第一波段雷达的所述有效雷达数据。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，所述有效雷达数据包括反射率因子，所述基于所述多个有效雷达数据、所述雷达数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量，包括：
基于最大反射率因子，从所述多个有效雷达数据中确定底层数据；
将所述底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与所述雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据；
基于所述底层数据、所述高层数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，所述基于最大反射率因子，从所述多个有效雷达数据中确定底层数据，包括：
若所述多个有效雷达数据中，最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将所述最大反射率因子对应的有效雷达数据确定为所述底层数据；
若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且所述第一波段雷达为单偏振雷达，则将至少两个有效雷达数据中最低高度对应的有效雷达数据，确定为所述底层数据；
若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且所述第一波段雷达为双偏振雷达，则基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从所述至少两个有效雷达数据中确定所述底层数据。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，所述基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从所述至少两个有效雷达数据中确定所述底层数据，包括：
若所述至少两个有效雷达数据中，最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将所述最大差分反射率因子对应的有效雷达数据确定为所述底层数据；
若最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，则将最大差传播相移率对应的有效雷达数据确定为所述底层数据。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，所述基于所述底层数据、所述高层数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量，包括：
确定所述高层数据与所述底层数据之间的差值；
基于所述差值对所述雷达波束中心高度对应的雷达数据进行修订，得到修订后的雷达数据；
基于所述修订后的雷达数据，估测降水量。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，所述方法还包括：
获取多个样本经纬度格点各自的估测降水量和实际降水量；
基于多个估测降水量和多个实际降水量，确定降水量评估参数，所述降水量评估参数包括下述至少一种：相关系数CC、均方根误差、规范化相对误差、规范化绝对误差、或者估测效率评分；
基于所述降水量评估参数，确定所述估测降水量的准确度。
本申请还提供一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，该基于多波段雷达融合估测降水量的装置可以包括：
第一处理单元，用于针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定所述经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，所述目标区域为所述第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，所述第一波段雷达的覆盖高度低于所述第二波段雷达的覆盖高度；
第一获取单元，用于获取所述第二波段雷达在所述经纬度格点对应的雷达数据，并确定所述第二波段雷达在所述经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；
第二处理单元，用于基于多个有效雷达数据、所述雷达数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，针对各所述第一波段雷达，在所述第一波段雷达为单偏振雷达的情况下，所述第一处理单元，具体用于：
将数据高度大于所述预设高度的雷达数据，确定为所述第一波段雷达的所述有效雷达数据；在所述第一波段雷达为双偏振雷达的情况下，所述第一处理单元，具体用于：将数据高度大于所述预设高度、且双偏振雷达相关系数大于预设系数阈值的雷达数据，确定为所述第一波段雷达的所述有效雷达数据。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，所述有效雷达数据包括反射率因子，所述第二处理单元，具体用于：
基于最大反射率因子，从所述多个有效雷达数据中确定底层数据；将所述底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与所述雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据；基于所述底层数据、所述高层数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量。
根据本申请提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，所述第二处理单元，具体用于：
若所述多个有效雷达数据中，最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将所述最大反射率因子对应的有效雷达数据确定为所述底层数据；若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且所述第一波段雷达为单偏振雷达，则将至少两个有效雷达数据中最低高度对应的有效雷达数据，确定为所述底层数据；若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且所述第一波段雷达为双偏振雷达，则基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从所述至少两个有效雷达数据中确定所述底层数据。
根据本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，所述第二处理单元，具体用于：
若所述至少两个有效雷达数据中，最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将所述最大差分反射率因子对应的有效雷达数据确定为所述底层数据；若最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，则将最大差传播相移率对应的有效雷达数据确定为所述底层数据。
根据本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，所述第二处理单元，具体用于：
确定所述高层数据与所述底层数据之间的差值；基于所述差值对所述雷达波束中心高度对应的雷达数据进行修订，得到修订后的雷达数据；基于所述修订后的雷达数据，估测降水量。
根据本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，还包括第二获取单元、第三处理单元和第四处理单元；
所述第二获取单元，用于获取多个样本经纬度格点各自的估测降水量和实际降水量；
第三处理单元，用于基于多个估测降水量和多个实际降水量，确定降水量评估参数，所述降水量评估参数包括下述至少一种：相关系数CC、均方根误差、规范化相对误差、规范化绝对误差、或者估测效率评分；
第四处理单元，用于基于所述降水量评估参数，确定所述估测降水量的准确度。
本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于多波段雷达融合估测降水量的方法。
本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于多波段雷达融合估测降水量的方法。
本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于多波段雷达融合估测降水量的方法。
本申请提供的基于多波段雷达融合估测降水量的方法和装置，在估测降水量时，针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度；获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。这样，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度，再基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，将第一波段雷达数据和第二波段雷达数据结合起来共同估测目标区域的降水量，可以有效地提高估测出的降水量的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种底层数据、高层数据和雷达波束中心高度估测目标区域降水量的方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种雷达数据修订前的降水量估测效果示意图；
图4为本申请实施例提供的一种雷达数据修订后的降水量估测效果示意图；
图5为本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。在本申请的文字描述中，字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请实施例提供的技术方案可以应用于气象观测中的雷达估测降水量场景中。目前，主要是通过S波段双偏振雷达进行降水量的估测；或者，通过X波段双偏振雷达进行降水量的估测。
但是，S波段双偏振雷达进行降水量的估测方法和X波段双偏振雷达进行降水量的估测方法都是基于雷达本身的物理特性。其中，S波段双偏振雷达估测降水量时，在距离雷达很远的地方雷达波束中心处的降水量估测不准确；X波段双偏振雷达估测降水量时，其定标不好，存在明显的系统偏差。因此，采用上述两种方法，会导致估测出的降水量的准确度较低。
为了提高估测出的降水量的准确度，本申请实施例提供了一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，在目标区域任一经纬度格点的第一波段雷达与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域中，基于获取的第一波段雷达有效雷达数据、第二波段雷达的雷达数据以及第二波段雷达的最低仰角的雷达波束中心高度，将第一波段雷达数据和第二波段雷达数据结合起来共同估测目标区域的降水量，可以有效地提高估测出的降水量的准确度。
下面，将通过下述几个具体的实施例对本申请提供的基于多波段雷达融合估测降水量的方法进行详细地说明。可以理解的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法的流程示意图，该估测方法可以由软件和/或硬件装置执行。示例的，请参见图1所示，该基于多波段雷达融合估测降水量的方法可以包括：
S101、针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据。
其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度。
示例地，在本申请实施例中，第一波段雷达可以为X波段雷达，第二波段雷达可以为S波段雷达；或者，第一波段雷达可以为C波段雷达，第二波段雷达可以为S波段雷达；或者，第一波段雷达可以为X波段雷达，第二波段雷达可以为C波段雷达，具体可以根据实际需要进行设置。
需要说明的是，雷达仰角与雷达覆盖高度相关联，雷达仰角越低，对应的覆盖高度越低；反之，雷达仰角越高，对应的覆盖高度越高。
示例地，在本申请实施例中，预设高度可以为1km，具体可以根据实际需要进行设置。
在基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据时，该有效雷达数据可以为质量控制预处理后的有效雷达数据。示例地，质量控制预处理可以是噪声滤波处理，例如中值滤波、加权平均滤波等方法，具体可以根据实际需要进行设置。
示例地，在本申请实施例中，雷达数据可以包括仰角数据和反射率因子，也可以包括其他数据，例如差分反射率因子和差传播相移率，具体可以根据实际需要进行设置。当雷达为双偏振雷达时，对应的雷达数据可以包括仰角数据、反射率因子、差分反射率因子和差传播相移率；当雷达为单偏振雷达时，对应的雷达数据可以包括仰角数据和反射率因子。
示例地，在本申请实施例中，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据时，结合不同的雷达类型，可以包括下述两种可能的场景：
在一种可能的场景中，第一波段雷达为单偏振雷达，在该种情况下，可以直接将数据高度大于预设高度的雷达数据，确定为第一波段雷达的有效雷达数据。
在另一种可能的场景中，第一波段雷达为双偏振雷达，在该种情况下，可以再结合双偏振雷达相关系数共同确定第一波段雷达的有效雷达数据，具体为：可以将数据高度大于预设高度、且双偏振雷达相关系数大于预设系数阈值的雷达数据，确定为第一波段雷达的有效雷达数据。
示例地，在本申请实施例中，预设系数阈值可以预设为0.7，具体可以根据实际需要进行设置。
通过上述S101，可以获取到多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据，下面，将通过S102获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据。
S102、获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度。
结合上述S101中的描述，示例地，当第一波段雷达可以为X波段雷达时，第二波段雷达可以为S波段雷达；或者，当第一波段雷达可以为C波段雷达时，第二波段雷达可以为S波段雷达；或者，第一波段雷达可以为X波段雷达，第二波段雷达可以为C波段雷达，具体可以根据实际需要进行设置。
可以理解的是，在本申请实施例中，第一波段雷达的数量可以为多个，第二波段雷达的数量可以为一个；当然，第一波段雷达的数量可以为一个，第二波段雷达的数量可以为多个，具体可以根据实际需要进行设置，在此，本申请实施例中只是以第一波段雷达的数量为多个，第二波段雷达的数量为一个为例进行说明，但并不代表本申请实施例仅局限于此。
示例的，在获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，该雷达数据可以为质量控制预处理后的雷达数据。示例地，质量控制预处理可以是噪声滤波处理，例如中值滤波、加权平均滤波等方法，具体可以根据实际需要进行设置。
示例地，在确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度时，可以先获取遮挡率低于遮挡阈值的雷达数据，其中，遮挡率越低，表示雷达数据的被遮挡程度越低，数据质量越好。在本申请实施例中，遮挡阈值可以设置为0.3，具体可以根据实际需要进行设置。
需要说明的是，在本申请实施例中，执行上述S101和S102时，S101和S102之间并无先后顺序，可以先执行S101，再执行S102；也可以先执行S102，再执行S101；也可以同时执行S101和S102，具体可以根据实际需要进行设置，在此，本申请实施例只是以先执行S101，再执行S102为例进行说明，但并不代表本申请实施例仅局限于此。
通过上述S101获取到多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据，并通过上述S102获取到第二波段雷达的雷达数据和最低仰角的雷达波束中心高度后，执行下述S103：
S103、基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
可以看出，本申请实施例中，在估测降水量时，针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度；获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。这样，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度，再基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，将第一波段雷达数据和第二波段雷达数据结合起来共同估测目标区域的降水量，可以有效地提高估测出的降水量的准确度。
基于上述图1所示的实施例，为了便于理解在上述S103中，如何基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量，下面，将通过图2所示的实施例，对如何基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量，进行详细描述。
图2为本申请实施例提供的一种底层数据、高层数据和雷达波束中心高度估测目标区域降水量的方法的流程示意图，示例地，可参见图2所示，该方法可以包括：
S201、基于最大反射率因子，从多个有效雷达数据中确定底层数据。
可以理解的是，多个第一波段雷达对应多个有效雷达数据，因此，可能存在最大反射率因子对应的有效雷达数据为一个或至少两个的情况。
示例地，在本申请实施例中，基于最大反射率因子，从多个有效雷达数据中确定底层数据时，若多个有效雷达数据中，最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则直接将最大反射率因子对应的有效雷达数据确定为底层数据。
若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且第一波段雷达为单偏振雷达，则将至少两个有效雷达数据中最低高度对应的有效雷达数据，确定为底层数据；若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且第一波段雷达为双偏振雷达，则基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从至少两个有效雷达数据中确定底层数据。
示例地，在本申请实施例中，在基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从至少两个有效雷达数据中确定底层数据时，若至少两个有效雷达数据中，最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将最大差分反射率因子对应的有效雷达数据确定为底层数据；若最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，则将最大差传播相移率对应的有效雷达数据确定为底层数据；若最大差传播相移率对应的有效雷达数据为至少两个时，可以将至少两个有效雷达数据中最低高度对应的有效雷达数据，确定为底层数据。
在单偏振雷达确定底层数据时，是基于反射率因子和最低高度选择雷达数据，反射率因子的优先级高于最低高度的优先级；在双偏振雷达确定底层数据时，是基于反射率因子、差分反射率因子以及差传播相移率选择雷达数据，反射率因子的优先级高于差分反射率因子的优先级，差分反射率因子的优先级高于差传播相移率的优先级，这样，可以从多个有效雷达数据中确定底层数据。
S202、将底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据。
示例地，在确定高层数据时，以第二波段雷达最低仰角的雷达波束中心高度为基准，在确定出的第一波段雷达的所有仰角对应的雷达数据中，确定出所有仰角雷达数据中高度和雷达波束中心高度最接近的一组雷达数据，即为高层数据。
结合上述S201和S202分别确定出底层数据和高层数据后，就可以基于底层数据和高层数据，继续执行下述S203估测目标区域的降水量。
S203、基于底层数据、高层数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
示例地，在本申请实施例中，基于底层数据、高层数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量时，可以先确定高层数据与底层数据之间的差值；再基于差值对雷达波束中心高度对应的雷达数据进行修订，得到修订后的雷达数据；最后基于修订后的雷达数据，估测降水量。
可以看出，在本申请实施例中，在估测目标区域的降水量时，可以基于最大反射率因子，从多个有效雷达数据中确定底层数据，再将底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据，最后基于底层数据、高层数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。这样通过从第一波段雷达获取底层数据和高层数据后，对第二波段雷达的雷达波束中心高度进行修订，再估测降水量，可以有效提高估测出的降水量的准确度。
基于上述图1所示的实施例，在上述S103基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量后，还可以基于本申请技术方案估测的降水量和自动站观测到的实际降水量，对本申请实施例提供的基于多波段雷达融合估测降水量的方法进行评估。
示例地，在本申请实施例中，基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量后，还可以获取多个样本经纬度格点各自的估测降水量和实际降水量；基于多个估测降水量和多个实际降水量，确定降水量评估参数，降水量评估参数包括下述至少一种：相关系数CC、均方根误差、规范化相对误差、规范化绝对误差、或者估测效率评分；基于降水量评估参数，确定估测降水量的准确度。
示例地，相关系数CC可以通过公式确定，其中，/>表示雷达累积估测降水量，单位为mm，/>表示自动站累积观测实际降水量，单位为mm，/>表示雷达估测降水量的均值，单位为mm，/>表示多个自动站观测实际降水量的均值，单位为mm，/>表示多个自动站的个数，相关系数CC表示估测降水量与实际降水量之间的关联程度，该值越接近于1表示二者关联度越高，估测效果越好。
均方根误差可以通过公式确定，其中，RMSE表示均方根误差，均方根误差RMSE是非负值，值越小表示估测降水量与实际降水量误差越小，同时均方根误差RMSE受降水强度大小影响。
规范化相对误差可以通过公式 确定，其中，/>表示规范化相对误差，规范化相对误差/>的值可正可负，正值表示降水量高估，负值表示降水量低估，越接近0表示估测降水量的数据误差越小。
规范化绝对误差可以通过公式 确定，其中，NE表示规范化绝对误差，规范化绝对误差NE是非负值，值越小表示估测降水量与实际降水量之间的误差越小，但规范化绝对误差NE不受降水强度大小影响。
估测效率评分可以通过公式 确定，其中，Eff表示估测效率评分，估测效率评分Eff从−∞到1变化，值为1表示估测降水量是完美的，值等于0或为负表示估测降水量不准确，因此，该值越大表示降水量估测效果越好。
举例说明，使用2022年5月11日2:00到23:00发生在某地的一次降水量过程数据，使用修订前的雷达数据确定多个修订前估测降水量，使用修订后的雷达数据确定多个修订后估测降水量，以地面140个自动站观测的多个实际降水量为基准，验证修订前估测降水量和修订后估测降水量各自得到的降水估测效果。
请结合图3和图4所示，图3为本申请实施例提供的一种雷达数据修订前的降水量估测效果示意图，图4为本申请实施例提供的一种雷达数据修订后的降水量估测效果示意图，其中，横轴表示自动站观测的实际降水量，纵轴表示雷达估测降水量，示例地，请参见图3所示，可以看出修订前有很多降水量较大（例如大于50mm）的站点降水量出现了明显低估，规范化相对误差NB=0.4478，规范化绝对误差NE=0.51482，估测效率评分Eff=0.36637，均方根误差RMSE=45.0891，相关系数CC=0.8168，自动站个数为140；示例地，请参见图4所示，其中，规范化相对误差NB=0.12985，规范化绝对误差NE=0.32553，估测效率评分Eff=0.79517，均方根误差RMSE=25.6629，相关系数CC=0.90021，由此可以推断出，基于修订后雷达数据估测到的降水量效果得到明显改善，更接近站点观测的实际降水量，从降水量评估参数看，修订后相关系数CC变大，规范化相对误差NB更加接近0，规范化绝对误差NE和均方根误差RMSE变小，估测效率评分Eff变大更加接近1。
可以看出，使用本申请实施例技术方案得到的降水量估测效果，得到明显改善，降水量估测精度明显提升，有效地提高了估测出的降水量的准确度。
下面对本申请提供的基于多波段雷达融合估测降水量的装置进行描述，下文描述的基于多波段雷达融合估测降水量的装置与上文描述的基于多波段雷达融合估测降水量的方法可相互对应参照。
图5为本申请实施例提供的一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置50的结构示意图，示例地，请参见图5所示，该基于多波段雷达融合估测降水量的装置50可以包括：
第一处理单元501、用于针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据。
其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度。
第一获取单元502、用于获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度。
第二处理单元503、用于基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
示例地，在本申请实施例中，针对各第一波段雷达，在第一波段雷达为单偏振雷达的情况下，第一处理单元501，具体用于：将数据高度大于预设高度的雷达数据，确定为第一波段雷达的有效雷达数据。
在第一波段雷达为双偏振雷达的情况下，第一处理单元501，具体用于：将数据高度大于预设高度、且双偏振雷达相关系数大于预设系数阈值的雷达数据，确定为第一波段雷达的有效雷达数据。
示例地，在本申请实施例中，有效雷达数据包括反射率因子，第二处理单元503，具体用于：
基于最大反射率因子，从多个有效雷达数据中确定底层数据；将底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据；基于底层数据、高层数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
示例地，在本申请实施例中，第二处理单元503，具体用于：
若多个有效雷达数据中，最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将最大反射率因子对应的有效雷达数据确定为底层数据；若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且第一波段雷达为单偏振雷达，则将至少两个有效雷达数据中最低高度对应的有效雷达数据，确定为底层数据；若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且第一波段雷达为双偏振雷达，则基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从至少两个有效雷达数据中确定底层数据。
示例地，在本申请实施例中，第二处理单元503，具体用于：
若至少两个有效雷达数据中，最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将最大差分反射率因子对应的有效雷达数据确定为底层数据；若最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，则将最大差传播相移率对应的有效雷达数据确定为底层数据。
示例地，在本申请实施例中，第二处理单元503，具体用于：
确定高层数据与底层数据之间的差值；基于差值对雷达波束中心高度对应的雷达数据进行修订，得到修订后的雷达数据；基于修订后的雷达数据，估测降水量。
示例地，在本申请实施例中，基于多波段雷达融合估测降水量的装置50还包括第二获取单元、第三处理单元和第四处理单元；
第二获取单元、用于获取多个样本经纬度格点各自的估测降水量和实际降水量。
第三处理单元、用于基于多个估测降水量和多个实际降水量，确定降水量评估参数，降水量评估参数包括下述至少一种：相关系数CC、均方根误差、规范化相对误差、规范化绝对误差、或者估测效率评分。
第四处理单元、用于基于降水量评估参数，确定估测降水量的准确度。
本申请实施例提供的基于多波段雷达融合估测降水量的装置50，可以执行上述任一实施例中基于多波段雷达融合估测降水量的方法的技术方案，其实现原理及有益效果与基于多波段雷达融合估测降水量的方法的实现原理及有益效果类似，可参见基于多波段雷达融合估测降水量的方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行基于多波段雷达融合估测降水量的方法，该方法包括：针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度；获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于多波段雷达融合估测降水量的方法，该方法包括：针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度；获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
又一方面，本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于多波段雷达融合估测降水量的方法，该方法包括：针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，目标区域为第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，第一波段雷达的覆盖高度低于第二波段雷达的覆盖高度；获取第二波段雷达在经纬度格点对应的雷达数据，并确定第二波段雷达在经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；基于多个有效雷达数据、雷达数据和雷达波束中心高度，估测目标区域的降水量。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于多波段雷达融合估测降水量的方法，其特征在于，包括：
针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定所述经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，所述目标区域为所述第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，所述第一波段雷达的覆盖高度低于所述第二波段雷达的覆盖高度；
获取所述第二波段雷达在所述经纬度格点对应的雷达数据，并确定所述第二波段雷达在所述经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；
基于多个有效雷达数据、所述雷达数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量；
所述有效雷达数据包括反射率因子，所述基于多个有效雷达数据、所述雷达数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量，包括：
基于最大反射率因子，从所述多个有效雷达数据中确定底层数据；
将所述底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与所述雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据；
基于所述底层数据、所述高层数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量；
所述基于所述底层数据、所述高层数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量，包括：
确定所述高层数据与所述底层数据之间的差值；
基于所述差值对所述雷达波束中心高度对应的雷达数据进行修订，得到修订后的雷达数据；
基于所述修订后的雷达数据，估测降水量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设高度确定所述经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据，包括：
针对各所述第一波段雷达，在所述第一波段雷达为单偏振雷达的情况下，将数据高度大于所述预设高度的雷达数据，确定为所述第一波段雷达的所述有效雷达数据；
在所述第一波段雷达为双偏振雷达的情况下，将数据高度大于所述预设高度、且双偏振雷达相关系数大于预设系数阈值的雷达数据，确定为所述第一波段雷达的所述有效雷达数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于最大反射率因子，从所述多个有效雷达数据中确定底层数据，包括：
若所述多个有效雷达数据中，最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将所述最大反射率因子对应的有效雷达数据确定为所述底层数据；
若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且所述第一波段雷达为单偏振雷达，则将至少两个有效雷达数据中最低高度对应的有效雷达数据，确定为所述底层数据；
若最大反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，且所述第一波段雷达为双偏振雷达，则基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从所述至少两个有效雷达数据中确定所述底层数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于至少两个有效雷达数据各自的差分反射率因子和/或差传播相移率，从所述至少两个有效雷达数据中确定所述底层数据，包括：
若所述至少两个有效雷达数据中，最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为一个，则将所述最大差分反射率因子对应的有效雷达数据确定为所述底层数据；
若最大差分反射率因子对应的有效雷达数据的数量为至少两个，则将最大差传播相移率对应的有效雷达数据确定为所述底层数据。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多个样本经纬度格点各自的估测降水量和实际降水量；
基于多个估测降水量和多个实际降水量，确定降水量评估参数，所述降水量评估参数包括下述至少一种：相关系数CC、均方根误差、规范化相对误差、规范化绝对误差、或者估测效率评分；
基于所述降水量评估参数，确定所述估测降水量的准确度。
6.一种基于多波段雷达融合估测降水量的装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于针对目标区域中任一经纬度格点，基于预设高度确定所述经纬度格点对应的多个第一波段雷达各自最低仰角的有效雷达数据；其中，所述目标区域为所述第一波段雷达的覆盖区域与第二波段雷达的覆盖区域的重叠区域，所述第一波段雷达的覆盖高度低于所述第二波段雷达的覆盖高度；
第一获取单元，用于获取所述第二波段雷达在所述经纬度格点对应的雷达数据，并确定所述第二波段雷达在所述经纬度格点的最低仰角的雷达波束中心高度；
第二处理单元，用于基于多个有效雷达数据、所述雷达数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量；
所述有效雷达数据包括反射率因子，所述第二处理单元，具体用于：
基于最大反射率因子，从所述多个有效雷达数据中确定底层数据；将所述底层数据对应的第一波段雷达的所有仰角雷达数据中，与所述雷达波束中心高度最接近的仰角雷达数据确定为高层数据；基于所述底层数据、所述高层数据和所述雷达波束中心高度，估测所述目标区域的降水量；
所述第二处理单元，具体用于：
确定所述高层数据与所述底层数据之间的差值；基于所述差值对所述雷达波束中心高度对应的雷达数据进行修订，得到修订后的雷达数据；基于所述修订后的雷达数据，估测降水量。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述的基于多波段雷达融合估测降水量的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的基于多波段雷达融合估测降水量的方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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