[發明專利]一種基于天氣雷達的昆蟲密度監測方法

有效

• 申請號: 202110250811.7
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113093179B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 胡程;崔鎧;王銳;李華宇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學前沿技術研究院;北京理工大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/95
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 董延麗

本申請公開了一種基于天氣雷達的昆蟲密度監測方法，用以解決現有確定昆蟲密度的過程中，密度計算結果不準確的問題。該方法通過在預設監測時間內，獲取昆蟲雷達監測的密度垂直廓線，并獲取天氣雷達監測的反射率廓線；基于相同時間分辨單元，對密度垂直廓線和反射率廓線進行時間平均；根據高度累積區間內的密度垂直廓線和反射率廓線，分別確定對應的高度累積密度和高度累積反射率；確定高度累積密度和高度累積反射率之間的映射關系；獲取天氣雷達監測的實際反射率廓線，并利用映射關系確定對應的昆蟲密度。減少了由于分高度層進行昆蟲密度確定過程中存在的誤差，能夠減少昆蟲實際散射情況對天氣雷達觀測的影響，提高了計算結果的準確性。

技術領域

本申請涉及天氣雷達技術領域，尤其涉及一種基于天氣雷達的昆蟲密度監測方法。

背景技術

生物遷飛是人類生境的重大生物學現象，是空中生態系統的重要組成部分。每年數以億計的鳥、蝙蝠、昆蟲遠距離遷飛，遷飛距離可達上百公里。生物遷飛影響物種多樣性與穩定性，促進物種地理擴散與遺傳分化，導致病毒與微生物大范圍傳播。對遷飛生物進行大尺度定量化觀測對預防病蟲害爆發、研究生態系統演變過程有重要意義。

在生物學中，研究人員往往想要知道昆蟲在各個高度層的分布密度，以了解昆蟲的遷飛習性乃至生活習性。昆蟲雷達作為檢測高空昆蟲遷飛的有力工具，能夠快速、高效地完成昆蟲密度統計的工作。

然而，現有的昆蟲密度監測方法不足以檢測所有高度距離處的微小昆蟲目標，在確定昆蟲密度的過程中，往往會存在估計效果差，密度計算結果不準確的問題。

發明內容

本申請實施例提供一種基于天氣雷達的昆蟲密度監測方法及設備，用以解決現有的昆蟲密度確定方法在確定昆蟲密度的過程中，往往會存在估計效果差，密度計算結果不準確的問題。

本申請實施例提供的一種基于天氣雷達的昆蟲密度監測方法，包括：

在預設監測時間內，獲取昆蟲雷達監測的密度垂直廓線，并獲取天氣雷達監測的反射率廓線；基于相同時間分辨單元，對所述密度垂直廓線和所述反射率廓線進行時間平均；根據高度累積區間內的密度垂直廓線和反射率廓線，分別確定對應的高度累積密度和高度累積反射率；確定所述高度累積密度和所述高度累積反射率之間的映射關系；獲取天氣雷達監測的實際反射率廓線，并利用所述映射關系確定對應的昆蟲密度。

在一個示例中，基于相同時間分辨單元，對所述密度垂直廓線和所述反射率廓線進行時間平均，具體包括：確定昆蟲雷達垂直探測的第一時長和天氣雷達掃描的第二時長；所述第一時長小于第二時長；根據所述第二時長確定時間分辨單元，并按照所述時間分辨單元，將第一時長對應的密度垂直廓線轉化為第二時長對應的密度垂直廓線。

在一個示例中，基于相同時間分辨單元，對所述密度垂直廓線和所述反射率廓線進行時間平均，具體包括：利用公式對第一時長的密度垂直廓線進行時間平均，得到所述時間分辨單元對應的密度垂直廓線；其中，表示第一時長對應的密度垂直廓線，ρ_t＝j表示第二時長對應的密度垂直廓線，T₁表示昆蟲雷達垂直探測的第一時長，T₂表示天氣雷達掃描的第二時長，j表示昆蟲雷達監測的具體時刻，i表示天氣雷達監測的具體時刻，t表示預設監測時間。

在一個示例中，根據高度累積區間內的密度垂直廓線和反射率廓線，確定高度累積密度和高度累積反射率，具體包括：確定高度累積區間H＝[H_min,H_max]，其中，H_min為天氣雷達與昆蟲雷達共同覆蓋高度的最小值，H_max為天氣雷達與昆蟲雷達共同覆蓋高度的最大值；基于密度垂直廓線，利用公式獲取昆蟲雷達監測的每個具體時刻的高度累積密度ρ_i；基于反射率廓線，利用公式獲取天氣雷達監測的每個具體時刻的高度累積反射率η_i；其中，h表示昆蟲雷達和天氣雷達的監測高度。