[发明专利]一种光流法用于单次对流云人工增雨的跟踪方法

说明书

本发明属于人工增雨技术领域，尤其是一种光流法用于单次对流云人工增雨的跟踪方法，包括步骤一：将被检测地区的S波段多普勒天气雷达的强度场资料插值处理到三维直角坐标系中。该光流法用于单次对流云人工增雨的跟踪方法，通过设置光流法对降水回波进行跟踪，光流法计算的整层最大回波强度、回波顶高和降雨率评估结果的显著度检验值普遍高于交叉相关算法计算结果，光流法在对降水回波跟踪时在物理参量估算上不会因为出现多余回波区域而被高估或低估的情况，从而增加了跟踪的准确性，解决了现有的对流云人工增雨采用交叉相关算法进行跟踪，无法跟踪到回波的合并或分裂，造成跟踪准确性降低，跟踪失败的情况会显著增加的技术问题。

技术领域

本发明涉及人工增雨技术领域，尤其涉及一种光流法用于单次对流云人工增雨的跟踪方法。

背景技术

人工增雨效果是指人工催化后云体发生的变化。它包含两个方面的含义：一是指人工影响后云内微物理过程和云中宏观、微观物理量(如云的厚度、宽度、上升气流速度、云体温度以及冰晶浓度、大云滴浓度等)的变化，这是人工影响的直接效果或物理效应；二是影响前后降水发生的变化，这是播云的间接效果，是云的一系列物理变化的最终结果。人工影响天气科学的活力取决于其应用的效果和在减灾抗灾中的作用，因此效果检验是人工增雨作业中不可回避的重要环节之一，在整个作业项目中占有重要地位。科学、客观的效果检验对于推动人工影响天气的进展具有极其重要的意义，对于完善云和降水学科的理论和方法、提高人工影响天气作业的科技水平和经济效益、获得社会和公众的支持都是十分重要而且是非常必要的。

然而，由于评估对象的不确定性及云和降水存在巨大的自然变差，要想在这些变差中将增雨效果有效的检验出来存在着很大困难，尤其对于单次对流云人工增雨的效果评估；现有的对单次人工增雨作业效果评估中通过传统的雷达回波外推跟踪方法：交叉相关算法进行计算，对降水回波进行跟踪时，交叉相关算法无法跟踪到回波的合并或分裂，造成跟踪准确性降低，跟踪失败的情况会显著增加。

发明内容

基于现有的对流云人工增雨采用交叉相关算法进行跟踪，无法跟踪到回波的合并或分裂，造成跟踪准确性降低，跟踪失败的情况会显著增加的技术问题，本发明提出了一种光流法用于单次对流云人工增雨的跟踪方法。

本发明提出的一种光流法用于单次对流云人工增雨的跟踪方法，包括步骤一：将被检测地区的S波段多普勒天气雷达的强度场资料插值处理到三维直角坐标系中；

步骤二：选取云底高度的雷达回波CAPPI资料，在该层CAPPI资料中确定移动目标单元；

步骤三：采用局部平滑约束的光流场计算方法对移动目标单元进行外推跟踪，并记录每个移动目标单元的回波特征参量值；

步骤四：在移动目标单元中确定影响单元和对比单元，根据影响单元和对比单元的回波特征参量值对作业效果作统计分析，并与建立在Trec算法跟踪基础上的效果评估结果作对比分析。

优选地，所述步骤一中，采用Cressman插值法进行插值处理，插值后的资料从0.5km到15km每隔0.5km一层共30层，每一层CAPPI资料的插值格点是1km×1km；

通过上述技术方案，被检测地区为塘沽、北京和秦皇岛，通过读取塘沽、北京和秦皇岛三部新一代S波段多普勒天气雷达扫描的强度场资料，将其插值处理到三维直角坐标系中。

优选地，所述步骤二中，通过雷达定量测量降水的精度，雷达测量降水公式:

Z＝300R^1.4

公式中Z表示反射率因子，单位mm⁶/m³，反射率因子大小的dbZ的关系为R表示降水强度，单位mm/h；