[发明专利]一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法

说明书

本申请公开了一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法，包括：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；在笛卡尔坐标系上划分若干网格点；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；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；插值计算每一雷达球坐标系网格点的反射率因子值；笛卡尔坐标系网格点赋值，完成本次三维拼图。本发明综合应用把多个雷达资料进行拼图处理，实现了区域范围内多部多普勒雷达拼接，扩大了区域范围内的天气雷达网覆盖范围，解决了地面固定的单部雷达的探测范围有限和强对流预警范围及准确度受限的问题。

技术领域

本发明属于电力气象数据处理技术领域，涉及一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法。

背景技术

电网的快速发展及规模的不断扩大和延伸，并随着全球气候变暖、环流异常，灾害性天气风险逐年增大风险，灾害性天气对电网安全运行的影响越来越大。电力气象是电力与气象领域相结合形成一个交叉学科，并不仅仅是气象部门针对电力行业的气象服务，而是面向电力生产所需开展的专门的气象预报、气象监测、电网灾害预测以及电网灾害风险预警工作。

目前，中国气象局已经在全国范围内建成了新一代天气雷达网，这些雷达的基数据通过气象系统专网及时传送到省气象局和中国气象局，且雷达绝大部分范围覆盖情况很好，是监测并预警强对流天气的重要工具，这就为开展地面监测和预警提供了条件。地面固定的单部雷达的探测范围有限,不足以覆盖更大尺度的天气系统,例如梅雨锋、台风、飑线等。这一缺陷使天气系统的发生发展机理研究无法做到全面、客观、细致，也造成了强对流预警范围和准确度受限。因此,为了提高对中尺度灾害性天气的研究以及预警能力，必须把来自多部雷达的资料进行组网拼图。

由多个雷达重复取样获得的天气信息要比只由单个雷达取样获得的更加精确,还可以很大程度解决因单部雷达观测的波束几何学原因(例如,静锥区、波束展宽、波束高度、波束阻挡等)引起的很多问题，扩大天气雷达网的范围是推动风暴尺度天气预报研究的主要动力。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种多普勒气象雷达数据采集及三维拼图方法，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。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，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。

优选地，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；