[发明专利]快速获取雷达反射率CAPPI三维矢量数据的方法

说明书

本发明鉴于现有常规获取的雷达反射率CAPPI数据，难以应用于日常的三维天气实时监控业务中，提供一种快速获取雷达反射率CAPPI三维矢量数据的方法，该方法包括如下步骤：雷达三维扫描数据的归一化；雷达数据点的六面体网格构建；水平剖切平面构建；雷达反射率CAPPI三维矢量数据求算。该方法直接对雷达探测到的数据点进行处理，构建六面体网格，继而直接通过针对六面体的水平面剖切处理，快速求取雷达反射率数据的水平剖切面，形成具有三维矢量特征的三角形网格，每个网格的顶点都存储了该顶点处的雷达反射率数值。这样形成的具有三维矢量特征的雷达反射率CAPPI数据，能够快速产生并很方便的应用于实时的三维天气监控业务中。

技术领域：

本发明涉及一种快速获取雷达反射率CAPPI三维矢量数据的方法。

背景技术：

雷达反射率CAPPI数据能够非常直观的表达降雨云团在某水平高度层的内部数据特征，是重要的雷达产品数据，对于降雨天气判别具有重要意义。目前常规的雷达反射率CAPPI数据多为规则栅格数据，以图像的形式展现，这种方式没有具体的三维信息，依然是在二维投影空间中进行展现，难以应用到真三维环境中。并且其常规的栅格数据在求取过程中,一方面需要消耗大量的计算开销，另一方面会在一定程度上引入冗余，为数据的传输等应用带来不必要的阻碍。目前现有的雷达反射率CAPPI数据难以应用于实时的三维天气监控业务中。

发明内容：

本发明提供一种快速获取雷达反射率CAPPI三维矢量数据的方法，该方法得到的数据能够方便的应用实时的三维天气监控业务中。

本发明的具体技术方案如下：

一种快速获取雷达反射率CAPPI三维矢量数据的方法，包括如下步骤：1)雷达三维扫描数据的归一化；2)雷达数据点的六面体网格构建；3)水平剖切平面构建；4)雷达反射率CAPPI三维矢量数据求算；其中，

步骤1)雷达三维扫描数据的归一化：将雷达三维扫描数据的各扫描层均归一化为具有360条扫描线数据的标准层，得到各扫描层具有上、下位相对应数据点的雷达扫描数据；

步骤2)雷达数据点的六面体网格构建：

2.1)对上述归一化得到的雷达扫描数据，取任一扫描层L上相邻的第j和第j+1条扫描线分别取相邻的第i和第i+1数据点的点坐标，共计四点作为顶点连接成四边形；

同样取L+1扫描层上相邻的第j和第j+1条扫描线的第i和第i+1数据点的点坐标，共计四点作为顶点也连接成四边形；

并将第L和第L+1扫描层所取的点坐标按上下位关系对应连接，构建成一个六面体；其中L表示扫描层数，j表示扫描线对应的方位角，j取0≤j≤359的整数，i表示该扫描线上任意一个数据点；

2.2)当步骤2.1中第L+1层上数据点个数少于第L层上数据点个数时，即当在第L层中第j条和第j+1条扫描线上取到的四个数据点，在第L+1层中第j条和第j+1条扫描线缺少上、下位相对应数据点时，则重复取第L+1层对应两条扫描线上的最后两个数据点(作为四个数据点使用，以便于能够与L层的四个数据点相对应)，并将取到的各个数据点对应连接构建成六面体，这种情况下，由于L+1层中的数据点重复使用，所构建的六面体本质上是退化的六面体；

2.3)重复步骤2.1和2.2，依次对各相邻扫描层上所有数据点进行上述六面体构建，得到的所有雷达反射率数据构建的六面体网格；

步骤3)水平剖切平面构建：

设定一水平剖切平面的高度相对于地面高度为H，雷达经纬度坐标为(Lon，Lat)，在该水平剖切平面上位于雷达正上方的一点P₀，其经纬度为(Lon，Lat)；则该水平剖切平面可按照如下公式表示：

其中P为该水平剖面上的任意一点；为该水平面的一个法线向量，取: