[發明專利]一種雷達單站極坐標數據的三維格點化處理方法和系統

在審

• 申請號: 201610097678.5
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105701859A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 龔杰;白林強;謝道奇;王勇華;彭琦;趙前軍;彭姍姍
• 申請（專利權）人: 武漢華信聯創技術工程有限公司
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08;G01S13/95
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及天氣雷達三維可視化領域，具體涉及一種雷達單站極坐標數 據的三維格點化處理方法及系統。

背景技術

天氣雷達的探測原理是利用云雨目標物對雷達所發射電磁波的散射回 波來測定其空間位置、強弱分布、垂直結構等。天氣雷達每次體掃會獲取不 同仰角層的數據，基于雷達掃描的特性，數據以極坐標形式進行存儲。三維 雷達可視化技術一般針對三維格點數據進行處理顯示，所以需要將多層的極 坐標數據插值到三維格點中。而雷達數據又不同于其他隨機分布的點數據， 云雨物質的存在在空間中也不完全呈現線性分布的特性，所以針對天氣雷達 觀測數據的插值，一般插值方法難以處理。

目前，我國氣象臺站的天氣雷達數據三維顯示系統中使用的插值方法一 般均為雙線性插值方法，最近鄰居法，線性插值等。插值的順序又具體分為 兩種，一種是優先進行水平方向的插值，擴展水平格點，然后進行垂直方向 的插值，得到三維格點；另外一種是基于不同仰角的數據，優先進行垂直方 向的插值，得到每個方位角的垂直格點，繼而擴充水平格點，得到三維網格。 這兩種方式都只考慮到了云雨觀測數據的二維分布特性，不能很好的反應數 據分布的三維特性。在保留反射率分析場的完整性和體掃資料中原有的反射 率結構特征方面都存在著不足。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種保持反射場連續性和反射率結 構特征完整，同時兼顧回波的水平和垂直分布特征的雷達單站極坐標數據的 三維格點化處理方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種雷達單站極坐標數據的三維格點化處理方法，包括以下步驟：

S1、讀取雷達基數據，解析處理各個仰角層的數據，分別按照仰角、方 位和庫長存儲為球坐標反射率分布場，并根據水平和垂直方向的分辨率，構 造基于經緯度和高度的笛卡爾三維格點場；

S2、同時在每一個格點相鄰的上方仰角層和相鄰的下方仰角層中共獲取 N個參考點，計算每一個格點的反射率加權值，采用距離權重反比的插值方 法，依次將每個三維格點的反射率強度插值到三維格點場中；

S3、所有的插值計算完成后，按照預定格式，存儲三維格點場。本發明 的有益效果是：本發明與其他插值方式比較，采用了距離權重的插值方法， 該方法能夠更好的保留云雨物質的空間分布特性，如雙線性插值，最近鄰居 法，針對于空間連續分布的數據可以得到較為平滑的結果，但是對于云雨這 種不連續，空間分布無線性分布規律的數據，容易損壞數據的分布特性。

本發明的有益效果為：本發明采用了距離權重的插值方法，該方法能夠 更好的保留云雨物質的空間分布特性，如雙線性插值，最近鄰居法，針對于 空間連續分布的數據可以得到較為平滑的結果，但是對于云雨這種不連續， 空間分布無線性分布規律的數據，容易損壞數據的分布特性。本發明同時獲 取水平和垂直方向的八個參考點進行插值，同時兼顧了水平和垂直方向上的 數據分布特性，真正實現了“三維插值”，相較于其他以水平后垂直方向優 先的插值方法，同時兼顧了反射率場的水平連續性和垂直結構。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步的，所述步驟S2中計算每一個格點的反射率加權值具體包括以下 步驟：

S2.1、通過極坐標與經緯度的轉換算法，計算出當前格點的所在的仰角 層區間，方位和庫長；

S2.2、根據格點的區間、方位和庫長，同時在每一個格點相鄰的上方仰 角層和相鄰的下方仰角層中共獲取N個參考點；

S2.3、計算N個參考點與當前格點的空間距離；

S2.4、計算當前格點的臨近N個參考點的反射率加權值，該加權值作 為該格點的反射率數值。

進一步的，所述N≥6。

一種雷達單站極坐標數據的三維格點化處理系統，包括以下模塊：

三維格點場構造模塊，用于讀取雷達基數據，解析處理各個仰角層的數 據，分別按照仰角、方位和庫長存儲為球坐標反射率分布場，并根據水平和 垂直方向的分辨率，構造基于經緯度和高度的笛卡爾三維格點場；

計算及插值處理模塊，用于同時在每一個格點相鄰的上方仰角層和相鄰 的下方仰角層中共獲取N個參考點，計算每一個格點的反射率加權值，采用 距離權重反比的插值方法，依次將每個三維格點的反射率強度插值到三維格 點場中；