多普勒天氣雷達數(shù)據(jù)質量控制及流域降雨定量估算應用研究

姜濤 許仕清 張龍斌 曹海維

摘 要：為了有效應對自然災害問題，進行防洪減災策略的應用是必要的，多普勒天氣雷達具備良好的防洪減災效益，通過對多普勒天氣雷達數(shù)據(jù)質量控制及流域降雨定量模式的應用，滿足現(xiàn)階段氣象監(jiān)測工作的要求。該文就多普勒天氣雷達數(shù)據(jù)質量控制問題展開分析，旨在解決多普勒雷達晴空回波、數(shù)據(jù)短缺等問題，進行插補延長技術的應用，通過對GIS模式的應用，實現(xiàn)子流域劃分，確保流域格網(wǎng)化。實踐證明，多普勒雷達具備良好的降雨監(jiān)測能力，實現(xiàn)流域降雨分布的有效展示。

關鍵詞：多普勒天氣雷達；防洪減災；流域格網(wǎng)化；子流域劃分

一、關于多普勒雷達及流域信息的分析

（一）多普勒雷達

多普勒天氣雷達具備良好的降雨監(jiān)測效益，它是一種新型的降雨監(jiān)測工具。中小尺度系統(tǒng)的降雨，具備高強度性的特點，在極短時間內，能夠造成巨大的洪澇災害，為了有效應對這類氣象問題，需要進行新型氣象觀測模式的應用。受到客觀條件的影響，我國的常規(guī)氣象監(jiān)測網(wǎng)具備較低的工作效益，尤其是受到惡劣天氣環(huán)境的影響，氣象監(jiān)測系統(tǒng)難以及時進行惡劣天氣狀況的跟進及預報。多普勒天氣雷達具備較高的空間分辨率，在短時間內，能夠進行惡劣天氣氣候的有效監(jiān)測及預報。

（二）流域降雨特征

為了進行流域降雨特征的有效性分析，必須根據(jù)流域地形狀況，展開流溪河流域范圍的確定，這里面的數(shù)字地形影響因素主要包括子流域便捷、流向。地面高程模型等因素，通過對專業(yè)性空間分析工具的應用，進行流溪河流域子流域的有效劃分。在工作過程中，需要進行研究區(qū)域DEM數(shù)據(jù)的加載分析，做好洼地地形的填充工作，做好無洼地河流流向的計算工作，做好匯流累計流計算工作，做好匯流點的設計工作，滿足流域降雨特征的工作分析要求。

二、多普勒雷達數(shù)據(jù)質量控制模式及流域降雨定量估算模式的優(yōu)化

通過對多普勒雷達降雨回波探測數(shù)據(jù)的分析，得知其主要存在晴空回波、數(shù)據(jù)短缺等數(shù)據(jù)資料問題，為了解決這些數(shù)據(jù)資料問題，需要進行相應的數(shù)據(jù)質量控制模式的開展。

（一）插補延長方法的應用

數(shù)據(jù)短缺問題是常見的雷達監(jiān)測問題，這種問題的影響因素諸多，比如暴雨過程中的單獨單位數(shù)據(jù)丟失狀況。在數(shù)據(jù)短缺點的檢測過程中，需要做好數(shù)據(jù)短缺點的細節(jié)性檢測工作，這主要涉及到徑向短缺模塊及單點短缺模塊的檢測應用，徑向短缺問題是客觀存在的雷達監(jiān)測問題，通過對沿軸向方向的應用，可以有效提升徑向短缺數(shù)據(jù)的檢測效益，在檢測過程中，如果出現(xiàn)同一徑向方向短缺數(shù)據(jù)點信息的異常狀況，就說明該徑向方向的數(shù)據(jù)點存在丟失狀況。

（二）數(shù)據(jù)短缺處理

為了有效解決數(shù)據(jù)短缺問題，需要進行單點短缺數(shù)據(jù)插補方法的應用，提升徑向短缺數(shù)據(jù)插補方法的應用效益。在單點短缺數(shù)據(jù)插補應用過程中，其實現(xiàn)了對周圍有效點回波值求平均方法的應用，徑向短缺數(shù)據(jù)插補方法實現(xiàn)了對時間插補延長模式及空間插補延長模式的有效應用。在空間插補延長法的應用過程中，其實現(xiàn)了對其他有效點數(shù)據(jù)的有效性填補，通過對線性插值方法的應用，進行數(shù)據(jù)丟失點值的數(shù)據(jù)計算。

在時間插補延長法的應用過程中，其實現(xiàn)同一單元不同時間段的有效點測值數(shù)據(jù)的插補延長，在應用過程中，其實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)丟失點的查找，通過對線性插值方法的利用，實現(xiàn)對有效點測值數(shù)據(jù)的有效插補，通過對空間插補延長法的應用，提升插補延長計算的效益，通過對雷達回波值的利用，實現(xiàn)了對空缺徑向的有效插值。

（三）異常點處理方案的應用

通過對異常點處理方法的應用，實現(xiàn)對多普勒實測數(shù)據(jù)信息的有效性分析，在這個過程中，其出現(xiàn)了一系列的回波值突變狀況，和其他八個回波值數(shù)據(jù)相比，差距過大，在這個過程中，也出現(xiàn)了非正常體掃波束情況。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)質量控制效益的提升，把不合理的測值稱之為孤立點，孤立點具備較為明顯的孤立特征，在雷達回波圖上難以用肉眼觀察。

在異常點檢測過程中，需要遵循相關的檢測順序，進行網(wǎng)格內有效回波的檢查，進行其與有效降雨回波閥值的差異性比較，如果其數(shù)值大于后者數(shù)值，則將其判斷為異常點，通過對網(wǎng)格內有效回波的檢查，進行異常點狀況的判斷。

通過對二維中值濾波法的應用，可以有效解決異常點回波問題，這就需要做好雷達掃描徑向漫游工作，進行模板范圍內雷達坐標點的雷達回波值讀取工作，進行模板中心點回波值的判斷，進行其與有效回波閥值的有效性對比，如果前者大于后者，就需要進行中值濾波算法的應用，滿足雷達回波處理工作的要求。

在異常波束的處理過程中，如果其與周圍回波聯(lián)系性差距較大，就可以將其判斷為徑向缺失回波狀況，通過對空間插補方法的應用，可以有效解決徑向缺失回波問題。為了有效解決晴空回波問題，提升流域降雨定量估測效益，需要進行格網(wǎng)點基礎回波處理方法的應用，進行基礎回波的確定，做好晴空回波的剔除工作。為了進行基礎回波大小的確定，需要進行地面雨量站降雨量及雷達回波關系的判斷，做好基礎回波值的確定工作，進行基礎回波值對網(wǎng)格內回波的檢測應用，如果后者小于前者的數(shù)值，就可以將該點判斷為非降雨點，進行該點有效回波值的計算，進行奇異點的檢測判斷。

（四）流域降雨定量估算方案的應用

為了提升流域降雨定量估算準確性，需要進行多普勒雷達測量降雨回波和地面單位降雨的有效性練習，進行地面測雨單位與雷達空間關系的建立，通過對空間數(shù)據(jù)轉換功能的利用，進行流域格網(wǎng)化，進行流域降雨量的有效估算。在這個過程中，需要根據(jù)雷達的降雨回波率狀況，進行地面雨量單元與雷達測雨單元的有效聯(lián)系，通過對降雨回波率的利用，進行降雨率的估算。

三、結語

通過對多普勒天氣雷達的利用，可以實現(xiàn)對河流域的天氣狀況的有效監(jiān)視，滿足了流域降雨定量估算工作的實際要求。

參考文獻：

[1] 謝東.714CD多普勒天氣雷達接收機故障檢修實例[J].內蒙古科技與經(jīng)濟，2012（22）.

[2] 程傳軍，王長江，常志霞，王晉.多普勒天氣雷達站雷電防護技術初探[J].農(nóng)村實用科技信息，2010（09）.

[3] 錢繼成，楊海龍，趙雪梅.利用多普勒天氣雷達分析零度層淺析[J].黑龍江科技信息，2009（10）.