[發明專利]氣象雷達探測的有效立體空域細分逼近計算方法

有效

• 申請號: 202110320817.7
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113156441B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 呂雪芹;佘聰;敖振浪;劉夢露
• 申請（專利權）人: 廣東省氣象探測數據中心;廣州合智金豐科技有限公司
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/41
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 秦麗

本發明公開了氣象雷達探測的有效立體空域細分逼近計算方法，包括以下步驟：步驟一，高程數據的獲取；步驟二，設定高度范圍和層次；步驟三，打開文件；步驟四，一次計算；步驟五，繪畫；步驟六，讀出數據；步驟七，二次計算；步驟八，三次計算；步驟九，四次計算；步驟十，五次計算；步驟十一，計算角度；步驟十二，計算體積；步驟十三，計算半徑；步驟十四，計算占比；其中在上述步驟一中，通過地理信息系統獲取DEM數據，以雷達站為中心；該發明通過計算有利于準確得到雷達掃描空域的實際情況，通過各個占比情況，結合雷達阻擋圖和等射束高度圖，能夠較好地評價擬選雷達站條件的好壞，具有非常重要的實際意義。

技術領域

本發明涉及氣象雷達應用技術領域，具體為氣象雷達探測的有效立體空域細分逼近計算方法。

背景技術

以往，氣象雷達建設前期選址工作中基本上是根據阻擋角圖和等射束高度圖粗略估測氣象雷達周邊的探測環境狀況，很難客觀準確掌握立體空域的阻擋情況，因為沒有人研究如何計算阻擋空域問題。然而氣象工作人員更關注氣象雷達探測的有效空域和掃描盲區，關于雷達盲區的精確計算方法,教科書上介紹的內容極少,可找到的相關資料也非常有限，雷達探測的有效立體空域分析和計算方法更是未見介紹，所以本發明重點解決這個問題。

通常氣象雷達安裝在四周開闊、阻擋較小的地方。天氣過程絕大多數發生在地面到40km高空范圍內，選擇站址的時候，通常會選在四周阻擋相對小的高山頂上，但是總會存在不同程度的阻擋。考慮到低空也有許多重要天氣過程，所以在阻擋容許范圍內，站點海拔高度也不是越高越好。氣象雷達很少使用負仰角掃描。因此我們重點關注相對于雷達0°仰角以上的空域就可以了。

氣象雷達探測的有效空域受到各個方位角方向的高山高樓等阻擋物阻擋影響有關，也與雷達能夠掃描的最大仰角有關，還與地球是圓形有關。雷達圖像在實際業務使用中，絕大多數應用人員根本不知道也不清楚探測范圍內哪些位置被阻擋掉了，掃描垂直高度上有沒有阻擋，諸如此類影響回波數據質量的問題，直接影響氣象預報人員決策的科學性，因此必須搞清楚探測空域的有效性。目前我國業務使用的新一代天氣雷達功能規格書給出的定量探測范圍是半徑230km，定性探測范圍是半徑460km，掃描仰角通常設定在0°到20°之間，掃描層數一般是9至17層；最新發展起來的X波段雙極化相控陣天氣雷達，定量探測范圍是半徑45km左右，它的掃描仰角范圍通常設定在0°到37°之間。由于地物的阻擋也是非常復雜的，很難簡單地應用幾何計算有效空域，所以設計氣象雷達探測的有效立體空域細分逼近計算方法是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供氣象雷達探測的有效立體空域細分逼近計算方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：氣象雷達探測的有效立體空域細分逼近計算方法，包括以下步驟：步驟一，高程數據的獲取；步驟二，設定高度范圍和層次；步驟三，打開文件；步驟四，一次計算；步驟五，繪畫；步驟六，讀出數據；步驟七，二次計算；步驟八，三次計算；

步驟九，四次計算；步驟十，五次計算；步驟十一，計算角度；步驟十二，計算體積；步驟十三，計算半徑；步驟十四，計算占比；

其中在上述步驟一中，通過地理信息系統獲取DEM數據，以雷達站為中心，按照一周360°每0.25°方位角從DEM中讀取0-L₁范圍內的阻擋物高程值，且阻擋物高程值單位為千米，經過地球曲率修正，篩選出對雷達發射波束阻擋最大高度值和對應的距離數據，生成阻擋角數據文件Data.TXT；

其中在上述步驟二中，根據雷達業務實際運行情況，假定掃描仰角為0°，測站饋源上空0-L₂數值范圍每隔100m一層；

其中在上述步驟三中，打開Data.TXT文件，讀出第一組高程數據和距離數據，計算相對應方位的阻擋角；

其中在上述步驟四中，計算第n高度層雷達可以探測到的最遠距離Distant，在第n高度層上大于Distant的該方位后面的空域是掃描不到的；