[发明专利]高时空分辨率微波降雨监测方法

说明书

本发明公开了一种高时空分辨率微波降雨监测方法，利用在单个监测网格区域内进行的双重叠加式站点分布，显著提高了站点利用率；通过对铁塔站点资源和楼顶平台资源的有效利用，大大降低了布设监测网络的设备成本；以此建立了一种覆盖面广、各降雨等级监测精度高的智能多频微波降雨监测方法，采用多频微波设备，设备可发送和接收多个微波频段；采用多个频段与各雨强等级的单独模型训练，反演出不同雨强等级下的最优监测频段；通过雨强智能预识别后，系统选择对应雨强等级的最优监测频段进行降雨数据反演；多频微波系统在各雨强下的应用更为灵活，反演精度更高。

技术领域

本发明涉及气象监测领域，尤其涉及高时空分辨率微波降雨监测方法。

背景技术

降雨监测工作需要用到大量的观测站点，传统单纯顺序组网或平行组网的方式，站点利用率较低。同时，新增站点成本高，且站点的建设耗时长，会带来显著的经济和时间成本均。

基于微波传输过程中雨衰反演算法，建立微波降雨的监测系统。微波系统采用单频发射及单频接收，微波频率固定。该系统采用单个微波频段进行样本采集、数据训练及模型反演，最后输出一个相对精度较高的反演模型。现降雨等级分为6级：小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨。仅依靠单一频段的样本数据进行建模训练，在不同雨强等级下的反演精度一致性较差。在某些雨强等级下的反演精度高，其他雨强等级下的反演精度差。

所以有必要发明一种布设成本低、站点利用率高的高时空分辨率微波降雨监测方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种布设成本低、站点利用率高的高时空分辨率微波降雨监测方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的高时空分辨率微波降雨监测方法，在单个监测网格区域内，各个站点参照双重叠加式结构进行分布；所述双重叠加式结构的第一重结构为交叉网络，第二重结构为交叉网络和平行网络中的任一种，微波降雨监测网络中的站点采用铁塔站点资源和楼顶平台资源；在偏远地区场景，以铁塔站点资源为主，楼顶平台资源为辅；在城区场景，以楼顶平台资源为主，铁塔站点资源为辅，包括以下步骤，

S1，针对降雨的6个强度等级，分别按照αGHz的频段间隔来选取实验样本频段，建立样本数据库；

S2，对每一个降雨强度下的各频段微波雨衰进行分析，选出强相关性的微波频段fn，n表示降雨等级，为1-6中的任一整数；

S3，针对每个降雨强度等级，在(fn-α，fn+α)的频率区间内，进行多次迭代，得到最优频段f’n，从而建立最优监测频段下的独立反演模型M1；

S4，将多个降雨强度等级下的各最优监测频段f’n进行融合建模，训练为一体化反演模型M2，并根据反演的结果对各微波频段f’n的权重因子进行赋值，然后再次进行模型训练及校正，得到雨强智能识别模型M3；

S5，利用雨强智能识别模型M3对监测区域的雨强进行智能预识别，根据雨强识别结果，选择对应的监测频段，反演出高精度的降雨监测数据。

进一步地，S1中实验样本的频段选择范围为3GHz～50GHz。

进一步地，α取值范围为0.5～1.5。

有益效果：本发明的高时空分辨率微波降雨监测方法，利用在单个监测网格区域内进行的双重叠加式站点分布，显著提高了站点利用率；通过对铁塔站点资源和楼顶平台资源的有效利用，大大降低了布设监测网络的设备成本；以此建立了一种覆盖面广、各降雨等级监测精度高的智能多频微波降雨监测方法，采用多频微波设备，设备可发送和接收多个微波频段；采用多个频段与各雨强等级的单独模型训练，反演出不同雨强等级下的最优监测频段；通过雨强智能预识别后，系统选择对应雨强等级的最优监测频段进行降雨数据反演；多频微波系统在各雨强下的应用更为灵活，反演精度更高。

附图说明