[发明专利]一种复杂地形条件下S波段与X波段雷达重叠区域组网测雨方法

权利要求书

1.一种复杂地形条件下S波段与X波段雷达重叠区域组网测雨方法，包括以下步骤：

步骤1、雷达反射率空间栅格化处理；

步骤2、天气形势的判断；

步骤3、复杂地形条件下重叠区域权重判定；

步骤4、复杂地形条件下非重叠区域数据确定；

步骤5、降雨量反演；

所述步骤1中的雷达反射率经过球坐标系转化为笛卡尔坐标系，在统一两种雷达空间分辨率的基础上，在地形复杂的地区形成1km×1km精细且规则的栅格数据；

所述步骤1中设笛卡尔坐标系下网格单元的坐标为(α_d,β_d,h_d)，雷达站点所在位置的坐标为(α_r,β_r,h_r),α_r为纬度，β_r为经度，h_r为海拔高度；在球坐标下，网格单元相对于雷达站点的位置为(r,p,γ),r为斜距，p为方位角，γ为仰角，根据几何学理论，可得出：

sinp＝cos(α_d)sin(β_d-β_r)/sin(s/R)

s＝Rcos^-1(sin(α_r)sin(α_d)+cos(α_r)cos(α_d)cos(β_d-β_r))

式中，s为雷达站点距离任意网格单元的距离，R为地球实际半径；

若B＝sinp，则：

α_r为纬度，β_r为经度，h_r为海拔高度；γ可由下式计算：

式中，Rm为等效地球半径，

斜距r可表示为:r＝sin(s/R_m)(R_m+h_d-h_r)/cos(γ)；

所述步骤1中实现了栅格点的坐标转换后，进行垂直与水平线性插值相结合的方式进行栅格转换，γ位于相邻两个仰角γ₁与γ₂之间，因此栅格点(r,p,γ)处的值f可由(r,p,γ₁)和(r,p,γ₂)两点处的值f₁和f₂表示：

f＝af₁+bf₂；

式中，f1为(r,p,γ₁)处的雷达反射率的值，f2为(r,p,γ₂)处的雷达反射率的值，a和b分别为计算f值时f1与f2的权重系数；

进行径向插值计算时，r_i、r_i-1、r_i+1为相邻距离库，p_i、p_i-1、p_i+1为相邻方位角，由半功率线和半距离库形成的梯形区域是r_i的影响区域，在径向和方位方向落在梯形区域的点都用(r_i,p_i)表示；

按照下式统一S波段和X波段雷达数据的径向分辨率：

N＝[1/Δ]；

式中，x_i为X波段雷达在不同位置i处的反射率值，Δ是X波段雷达的径向分辨率，单位为km，Z_1km为经过统一分辨率后的X波段雷达反射率；

最后、进行高斯平面坐标系与大地坐标系的转换，将经纬度坐标转换为水平尺度为1km×1km的栅格数据；

所述步骤3中权重判定是S波段与X波段雷达重叠区域的权重判定，

S波段与X波段雷达重叠区域的权重α1和β1计算公式如下：

其中，m1为S波段雷达特性综合系数，n1为X波段雷达特性综合系数，τ和τ′分别为S波段雷达和X波段雷达的天气形势系数，L和L′分别为S波段雷达和X波段雷达与栅格点的距离，δ和δ′分别为S波段雷达和X波段雷达的空间分辨率，θ和θ′分别为S波段雷达和X波段雷达覆盖范围的平均地形坡度，ε和ε′分别为S波段雷达和X波段雷达的一般观测误差；在计算m1、n1时，除天气形势系数不做归一化处理外，其余各项指标均需进行归一化处理，再计算m1、n1值；

所述步骤4中复杂地形条件下非重叠区域数据确定：非重叠区域包括两种情况，一是由于山丘区地物的遮挡，S波段雷达无法扫描的区域，二是由于扫描半径小，X波段雷达无法覆盖的区域，对于S波段雷达无法覆盖的区域，反射率数据均由X波段雷达提供，对于X波段无法覆盖的区域，反射率数据均由S波段雷达提供；所采用的反射率数据为步骤1中已处理好的笛卡尔坐标系下的栅格数据。