[发明专利]一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法

权利要求书

1.一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1，采集目标区域范围内球坐标系下多部多普勒气象雷达数据；

步骤2，根据目标区域定义笛卡尔坐标系网格范围和分辨率，在笛卡尔坐标系上划分若干网格点；

步骤3，根据笛卡尔坐标系网格点坐标，逐一检索出覆盖每一笛卡尔坐标系网格点的雷达及其雷达数据；

步骤4，根据笛卡尔坐标系网格点坐标计算对应每一雷达的球坐标系网格点坐标；

步骤5，插值计算每一雷达球坐标系网格点的反射率因子值，作为雷达在笛卡尔坐标系网格点的反射率分析值；

步骤6，将覆盖笛卡尔坐标系网格点的雷达反射率分析值赋值给该笛卡尔坐标系网格点，得到该笛卡尔坐标系网格点的雷达反射率因子值，所有笛卡尔坐标系网格点完成赋值后，即完成本次三维拼图。

2.根据权利要求1所述的一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法，其特征在于：

步骤2中，所述笛卡尔坐标系网格在垂直方向选取的范围为0-17km，共21层；

5km以下的垂直分辨率为0.5km，5-17km之间的垂直分辨率为1km；

在水平方向的经纬度分辨率为0.01°×0.01°，范围是覆盖目标区域。

3.根据权利要求1所述的一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法，其特征在于：

步骤4中，利用笛卡尔坐标系下网格点的经度、纬度和高度计算其对应雷达在球坐标系中的仰角e、方位角a和斜距r；

设笛卡尔坐标系三维网格中任意网格点的坐标为(α_g，β_g，h_g)，其中α_g为网格点纬度，β_g为网格点经度，h_g为网格点高度；

雷达天线所在点的坐标为(α_r，β_r，h_r)，其中α_r为雷达天线纬度，β_r为雷达天线经度，h_r为雷达天线高度；

则使用雷达波束传播和大圆几何学理论确定笛卡尔坐标系三维网格中网格点对应雷达天线所在点的球坐标位置(r，a，e)，其中r为斜距，a为方位角，e为仰角，具体的：

由球面三角公式得出：

sina＝cos(α_g)sin(β_g-β_r)/sin(s/R) (公式1)

其中R为地球半径，s为大圆距离，其表达式为：

s＝Rcos^-1(sin(α_r)sin(α_g)+cos(α_r)cos(α_g)cos(β_g-β_r)) (公式2)

设C＝sina，则：

r＝sin(s/R_m)(R_m+h_g-h_r)/cos(e) (公式5)

其中R_m为等效地球半径，

4.根据权利要求1所述的一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法，其特征在于：

步骤5中，采用最近邻居法计算球坐标系网格点的反射率因子值，具体为：

计算球坐标系中的网格点的中心与雷达距离库中心之间的距离，用最靠近网格点的雷达距离库的观测值，即球坐标系下的雷达反射率因子值去填充球坐标系网格点的雷达反射率因子值，作为雷达在笛卡尔坐标系网格点的反射率分析值；

所述雷达距离库中心即雷达有效照射体积的中心。