[发明专利]基于X波段双偏振相控阵雷达的林火早期识别与预警方法

说明书

本发明公开了一种基于X波段双偏振相控阵雷达的林火早期识别与预警方法，林火监管技术领域，其包括获取X波段双偏振相控阵雷达的雷达回波强度图；过滤雷达回波强度图中的孤立杂波回波，得到一次处理数据；识别一次处理数据，得到回波强度大于给定阈值且相互连通的回波区域，定义为2D回波区，并从低层到高层，将2D回波单体进行垂直关联，得到3D回波区；基于识别出的3D回波区的多个特征参数进行疑似林火判别；基于偏振参数对判别出的疑似林火再确认判别，得到林火数据；以及，记录林火数据的识别时间以及其他附属参数，并发送林火预警信息至设定地址。本申请具有提高林火识别的准确率的效果。

技术领域

本申请涉及林火监管技术领域，尤其是涉及一种基于X波段双偏振相控阵雷达的林火早期识别与预警方法。

背景技术

目前，林火监测的主要手段包括卫星监测、视频监控、人工巡护、航空巡护等，近年来无人机技术迅速发展，也被应用到林火监测。

除了以上监测手段，近年来研究发现，气象部门布设的天气雷达除了能监测降水外，也能够监测到林火回波。天气雷达探测林火于探测降水粒子的原理类似，即雷达发射的电磁波遇到因林火燃烧热力抬升的后向散射物后产生的回波。

天气雷达虽然可以探测到林火回波，但是要实现对林火回波与降水回波的有效区分和自动提取还面临比较大的困难。目前，国内对林火的雷达研究大多基于业务布网的S波段和C波段雷达，受技术体制和探测模式限制，主要依靠对林火回波的雷达反射率特征进行识别，导致对于尺度小、强度弱或混杂在地物、弱降水等中的林火回波难以有效区分，尤其自动识别比较困难。另外，业务布网雷达间距较大，受地球曲率和雷达探测方式影响，距离雷达越远雷达探测波束越高，而林火一般位于3km以下的低空，因此较大的低空盲区可能导致林火的漏报。

公布号为CN110596710A的专利公开了一种基于X波段双偏振天气雷达网的火情监测与决策方法，包括以下步骤：

步骤1：读取雷达探测数据，根据低仰角数据的回波分布得到一系列回波块；

步骤2：判断所述回波块的面积是否处于某个给定的区间内，若在给定区间内，则判断为火情回波，进入步骤3：否则，不是火情回波，结束程序；

步骤3：调取相邻时次的数据，分析火情回波块的位置是否稳定，若稳定，则进入步骤4；否则结束程序；

步骤4：分别计算火情回波块的平均强度、平均相关系数和回波顶高，若平均强度小于设定阈值，平均相关系数小于设定阈值，且回波顶高低于5km，则判断火情回波块为初起火情；若平均强度大于设定阈值，则搜索初起火情，并进行回波块匹配处理，匹配完毕后，根据回波块之间是否在沿风向扩散，确定回波块是否为发展中的火情回波；

步骤5：利用相邻时次火情回波的面积和雷达探测得到的速度数据，对火情的发展进行评估，为决策提供依据。

上述现有技术提供了一种利用X波段双偏雷达监测火情的方案，相对普通天气雷达，有利用X波段双偏振相控阵雷达的特点，提高林火识别准确率，但是其存在以下缺陷：

其采用的X波段双偏振天气雷达为传统机械扫描体制天气雷达，存在扫描速度慢、扫描模式实时调整困难的不足；另外，方案相对简略，仅根据雷达所得回波块的回波面积即判别火情，未充分利用林火回波的空间结构特征和差分反射率ZDR等偏振参数特征，导致误报、报空几率依旧相对较高，对于早期林火这类分钟级演变事件，尤其影响预警救援等效果，因此提出一种新的技术方案。

发明内容

为了提高林火识别的准确率，本申请提供一种基于X波段双偏振相控阵雷达的林火早期识别与预警方法。

本申请提供一种基于X波段双偏振相控阵雷达的林火早期识别与预警方法，采用如下的技术方案：

一种基于X波段双偏振相控阵雷达的林火早期识别与预警方法，包括：

获取X波段双偏振相控阵雷达的雷达回波强度图；

过滤雷达回波强度图中的孤立杂波回波，得到一次处理数据；