[發(fā)明專利]基于GIS的X波段面雨量雷達(dá)數(shù)據(jù)提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710094219.6
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106908797A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛睿平;李輝;唐躍平;張永兵;杜紅娟;王巖
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部南京水利水文自動化研究所
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01W1/14;G06F17/30
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司32206
• 代理人: 葉涓涓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于GIS的X波段面雨量雷達(dá)數(shù)據(jù)提取方法。

背景技術(shù)

X波段面雨量雷達(dá)測雨系統(tǒng)能夠解決目前離散雨量站網(wǎng)雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)點(diǎn)、面關(guān)系不能完全匹配問題，而當(dāng)前水文專業(yè)領(lǐng)域尚缺乏較為完善的天氣雷達(dá)監(jiān)測體系。因此，如何將雷達(dá)數(shù)據(jù)融合到現(xiàn)有的水文監(jiān)測平臺中，形成天地一體的水文資源監(jiān)測體系成為急需解決的問題。其中，雷達(dá)數(shù)據(jù)如何進(jìn)行科學(xué)、完整的提取是關(guān)鍵難題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種雨量雷達(dá)數(shù)據(jù)提取方法，利用GIS技術(shù)將極坐標(biāo)投影的雷達(dá)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為格網(wǎng)化的空間數(shù)據(jù)，并根據(jù)給出的點(diǎn)、面提取對應(yīng)的雨量值，為下一步準(zhǔn)確水文分析提供數(shù)據(jù)來源。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

基于GIS的X波段面雨量雷達(dá)數(shù)據(jù)提取方法包括如下步驟：

步驟一，數(shù)據(jù)的存儲

以雷達(dá)所在位置為圓心，按極坐標(biāo)方式存儲，共360個徑向，從0度至359度排列，每徑向數(shù)據(jù)存儲若干雨強(qiáng)值，每個雨強(qiáng)值占用兩個字節(jié)；

步驟二，極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)

步驟二-1，生成柵格數(shù)據(jù)

(1)生成空柵格

將雷達(dá)所在位置的經(jīng)緯度通過投影轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)，調(diào)用函數(shù)生成空柵格數(shù)據(jù)；

(2)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)寫入到空柵格

①定義一個二維數(shù)組，數(shù)組中存儲有極坐標(biāo)方位角angel，庫數(shù)n，利用二重循環(huán)將雷達(dá)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)寫入到二維數(shù)組中；

②從用來存儲極坐標(biāo)數(shù)據(jù)的空柵格抽象獲得像素塊，用于臨時存儲雨量數(shù)據(jù)；

③通過下式計算柵格點(diǎn)到雷達(dá)中心的距離：

式中dis為柵格點(diǎn)到雷達(dá)中心距離，x，y為柵格點(diǎn)坐標(biāo)；

④通過下式計算柵格點(diǎn)到雷達(dá)中心的方位角：

式中azim為方位角，θ＝arctan(y/x)；

⑤根據(jù)柵格點(diǎn)到雷達(dá)中心的距離dis、方位角azim在極坐標(biāo)中找到相應(yīng)的雨量值，從而獲得該柵格點(diǎn)的雨量值，從像素塊左上角開始，先X方向在Y方向，依次遍歷，賦予柵格點(diǎn)雨量值，將像素塊重新寫回空柵格，完成雷達(dá)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步的，還包括以下步驟：

步驟三，雷達(dá)雨量圖像展示

步驟三-1，對柵格圖進(jìn)行分級渲染；

步驟三-2，利用色階渲染形成雨量顏色分級；

步驟三-3，對雨量圖進(jìn)行透明度設(shè)置。

進(jìn)一步的，還包括步驟四，雷達(dá)雨量數(shù)據(jù)提取：用點(diǎn)、面批量化方式提取雷達(dá)雨量值，根據(jù)站點(diǎn)和/或行政邊界和/或小流域提取。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明提供的基于GIS的X波段面雨量雷達(dá)數(shù)據(jù)提取方法，將極坐標(biāo)投影的雷達(dá)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為格網(wǎng)化的空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了雷達(dá)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)到面雨量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、展示，并能夠根據(jù)給出的點(diǎn)、面提取對應(yīng)的雨量值，為下一步準(zhǔn)確水文分析提供數(shù)據(jù)來源，為雷達(dá)雨量在常規(guī)水文降雨監(jiān)測，城市洪澇減災(zāi)、中小流域山洪泥石流災(zāi)害預(yù)警、水資源管理中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為雷達(dá)雨量圖

具體實施方式

以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明提出的基于GIS的X波段面雨量雷達(dá)數(shù)據(jù)提取方法包括如下步驟：

步驟一，數(shù)據(jù)的存儲

X波段測雨雷達(dá)數(shù)據(jù)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和時空排列順序，其包含文件頭和雨強(qiáng)數(shù)據(jù)兩部分。文件頭數(shù)據(jù)長度為256個字節(jié)，包含數(shù)據(jù)標(biāo)識、數(shù)據(jù)版本號、雷達(dá)站址和探測參數(shù)等信息，保留字節(jié)全部填充0。

表1列出了文件頭數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

表1文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)的存儲方式如下：記錄方式以雷達(dá)所在位置為圓心，按極坐標(biāo)方式存儲，共360個徑向，從0度至359度排列，每徑向數(shù)據(jù)存儲600(本發(fā)明中總庫數(shù)為600個)個雨強(qiáng)值，每個雨強(qiáng)值占用兩個字節(jié)。數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)如表2所示，其中n為庫數(shù)。

表2徑向數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)

步驟二，極坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)

本發(fā)明將雨量雷達(dá)極坐標(biāo)數(shù)據(jù)巧妙地轉(zhuǎn)為1200*1200的二維矩陣。

步驟二-1，生成柵格數(shù)據(jù)