阵列天气雷达高分辨率强度场融合方法研究
发布时间：2021-11-25 04:06
阵列天气雷达是一种具有高时空分辨率的新型天气雷达,采用分布式相控阵技术探测强对流天气的精细化流场和强度场,为小尺度强对流天气研究提供了新技术及工具。文章提出一种高分辨率强度场融合方法:计算每个方位向和仰角方向分辨率扩展系数,依次对强度值进行填充;将极坐标形式强度值转换成笛卡尔坐标;对多个收发子阵强度值进行融合。利用模拟雷达探测来定性及定量地评价高分辨率强度场融合结果,验证了融合方法的有效性。通过分析了一次真实降水个例,证明了本文得到的100 m分辨率的强度场融合资料具有更为精细完整的回波结构。
【文章来源】：气象. 2020,46(08)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图４高分辨率强度场融合框图??Ｆｉｇ．?４?Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ??
由于没有高分辨率真实回波作为参考标准，本??文主要通过模載雷达探测的方式来定性及定量地评??价强度场融合效果。本文首先采用单个子阵的模拟??探测强对流夫气回破．再进行高分辨率强度场融合，??最：后通过比对重建数据与假设的标准数据来评价分??辨率提高：效果，??在：模拟探测试验中，将两个子阵分别设置在距??禽菌被正Ｗ方忒和重：南方Ａ?ｆｔ萱绅，彼：束累虞设??为１．?ｒｖ径向上间隔ｓｏ?ｍ取一个数据点，即距禽分??瓣率为Ｓ０?ｍ，且不考虑系统误營和损耗。模拟探测??示：意图见图６。图７为本文假设的强对流天气回??波．数据来源宁砗列天气雷达单个子阵在一次强对??流天气过程的探测数据■？范围为６?ｋｍ＾６?ｋｎ＾图中??每一个数据点代表３〇?ｍＺ?３０?ｍ范围，以此作为标??准数摒．，读强对流回波ｆｔ嘗一个强中心，强度最大??值：达到ｄＢｈ??模拟单个子阵扫描时，首先计算每一个数据点??所在的方位角和径向钜离，以此判断是杳处在同一??距离库《再将同一距离库所有数据点的用均值填充??来模拟雷达对目标掘射厣理。图８ａ和Ｓｂ是乎阵１??和２在４?＝?Ａ?＝?Ｓ?ｋｍ处的模拟探测结果。两个子??Ｎ??Ｚ??Ｎ??（３）??式中：ｉＶ代表当前格点位置被子阵覆盖的个数，；??为第ｎ个子阵探测到的反射率因子值，Ｚ为融合后??的反射率因子值。??Ｆｉｇ．丨??子阵２??图６模拟探测示意图??Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ??６０??５０４０３０２０１０??１／褲幽??
第８期??叶开等：阵列天气雷达高分辨率强度场融合方法研究??１０６９??距离／ｋｍ??图７假设的强对流天气回波??Ｆｉｇ．?７?Ａｓｓｕｍｅｄ?ｓｅｖｅｒｅ?ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ?ｗｅａｔｈｅｒ?ｅｃｈｏ??阵强度值融合前，首先按照２，?２节提到的填充方法，??对相邻方位角上的两个强度值依次进行线性填充＾??由于模拟回波是一个二维面，所以不考虚俯仰的±真??充问题＜?图此为裔分辨率强度：场融合结果，融合采??用平均值法。从模拟的主观效果来着＊子阵１和２??能够探测到目标物的强中心，两个乎阵操测到回被??结构与原始回波较为一致。但由于方位分辨卓随距??离增加面变差＊两个子阵探测效果有较大程度的切??向模糊效果》由祖￥见，融含■后的强度场与原始回??波数据相比，锆果吏为一致，不仅能还磨出回波强中??心，而且层次更加鲜明饱满，还辱度更：裔??为了迸一步验证离分辨率强度场融合方法的有??效性，更改了天气目标物与两个子阵的距离，令本??＝５?ｋｍ，ｉ４，：＝ｌＱ?ｋｍ．，：即无＇％．目标物祖．离子阵１和２??３融合结果分析及有效性验证．??３．?１模拟探测及有效性分析??由于没有高分辨率真实回波作为参考标准，本??文主要通过模載雷达探测的方式来定性及定量地评??价强度场融合效果。本文首先采用单个子阵的模拟??探测强对流夫气回破．再进行高分辨率强度场融合，??最：后通过比对重建数据与假设的标准数据来评价分??辨率提高：效果，??在：模拟探测试验中，将两个子阵分别设置在距??禽菌被正Ｗ方忒和重：南方Ａ?ｆｔ萱绅，彼：束累虞设??为１．?ｒｖ径向上间隔ｓｏ?ｍ取一个数据点，即距禽分??瓣率为Ｓ０?ｍ，且不考虑系统误
本文编号：3517364
【文章来源】：气象. 2020,46(08)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图４高分辨率强度场融合框图??Ｆｉｇ．?４?Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ??
由于没有高分辨率真实回波作为参考标准，本??文主要通过模載雷达探测的方式来定性及定量地评??价强度场融合效果。本文首先采用单个子阵的模拟??探测强对流夫气回破．再进行高分辨率强度场融合，??最：后通过比对重建数据与假设的标准数据来评价分??辨率提高：效果，??在：模拟探测试验中，将两个子阵分别设置在距??禽菌被正Ｗ方忒和重：南方Ａ?ｆｔ萱绅，彼：束累虞设??为１．?ｒｖ径向上间隔ｓｏ?ｍ取一个数据点，即距禽分??瓣率为Ｓ０?ｍ，且不考虑系统误營和损耗。模拟探测??示：意图见图６。图７为本文假设的强对流天气回??波．数据来源宁砗列天气雷达单个子阵在一次强对??流天气过程的探测数据■？范围为６?ｋｍ＾６?ｋｎ＾图中??每一个数据点代表３〇?ｍＺ?３０?ｍ范围，以此作为标??准数摒．，读强对流回波ｆｔ嘗一个强中心，强度最大??值：达到ｄＢｈ??模拟单个子阵扫描时，首先计算每一个数据点??所在的方位角和径向钜离，以此判断是杳处在同一??距离库《再将同一距离库所有数据点的用均值填充??来模拟雷达对目标掘射厣理。图８ａ和Ｓｂ是乎阵１??和２在４?＝?Ａ?＝?Ｓ?ｋｍ处的模拟探测结果。两个子??Ｎ??Ｚ??Ｎ??（３）??式中：ｉＶ代表当前格点位置被子阵覆盖的个数，；??为第ｎ个子阵探测到的反射率因子值，Ｚ为融合后??的反射率因子值。??Ｆｉｇ．丨??子阵２??图６模拟探测示意图??Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ??６０??５０４０３０２０１０??１／褲幽??
第８期??叶开等：阵列天气雷达高分辨率强度场融合方法研究??１０６９??距离／ｋｍ??图７假设的强对流天气回波??Ｆｉｇ．?７?Ａｓｓｕｍｅｄ?ｓｅｖｅｒｅ?ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ?ｗｅａｔｈｅｒ?ｅｃｈｏ??阵强度值融合前，首先按照２，?２节提到的填充方法，??对相邻方位角上的两个强度值依次进行线性填充＾??由于模拟回波是一个二维面，所以不考虚俯仰的±真??充问题＜?图此为裔分辨率强度：场融合结果，融合采??用平均值法。从模拟的主观效果来着＊子阵１和２??能够探测到目标物的强中心，两个乎阵操测到回被??结构与原始回波较为一致。但由于方位分辨卓随距??离增加面变差＊两个子阵探测效果有较大程度的切??向模糊效果》由祖￥见，融含■后的强度场与原始回??波数据相比，锆果吏为一致，不仅能还磨出回波强中??心，而且层次更加鲜明饱满，还辱度更：裔??为了迸一步验证离分辨率强度场融合方法的有??效性，更改了天气目标物与两个子阵的距离，令本??＝５?ｋｍ，ｉ４，：＝ｌＱ?ｋｍ．，：即无＇％．目标物祖．离子阵１和２??３融合结果分析及有效性验证．??３．?１模拟探测及有效性分析??由于没有高分辨率真实回波作为参考标准，本??文主要通过模載雷达探测的方式来定性及定量地评??价强度场融合效果。本文首先采用单个子阵的模拟??探测强对流夫气回破．再进行高分辨率强度场融合，??最：后通过比对重建数据与假设的标准数据来评价分??辨率提高：效果，??在：模拟探测试验中，将两个子阵分别设置在距??禽菌被正Ｗ方忒和重：南方Ａ?ｆｔ萱绅，彼：束累虞设??为１．?ｒｖ径向上间隔ｓｏ?ｍ取一个数据点，即距禽分??瓣率为Ｓ０?ｍ，且不考虑系统误
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