[发明专利]雨量雷达的降水强中心跟踪与预报方法

摘要

本发明提出了一种雨量雷达的降水强中心跟踪与预报方法，包括跟踪并获得TREC矢量场的步骤，对移动矢量场进行平滑处理的步骤，降水强中心回波位置预报和回波强度预报的步骤。本发明利用TREC方法对X波段中频相参雨量雷达进行降水中心跟踪，消除了因地物杂波存在产生的错误的移动方向或零矢量，提高了TREC矢量场的连续性，此外针对多个数据移入的格点和无数据格点的特殊情况进行了额外处理，使得预报准确性大大提高。

主权项

雨量雷达的降水强中心跟踪与预报方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，跟踪并获得TREC矢量场基于以下方程获得强度Z：其中，Pt为发射机功率，G为天线增益，θ和为水平和垂直波束宽度，λ为波长，R为距离，Z为雷达反射率，为目标物的散射特征，ψ为波束冲塞系数，k为衰减系数；将回波区域划分成若干个矩形区域，跟踪每个区域的移动，将第一时刻的回波图像中的一个矩形区域，在搜索半径内向任一方向移过一定的距离，通过下式计算此矩形区域与第二时刻相同大小的矩形区域之间的交叉相关系数R：R=ΣZ1(i)Z2(i)-n-1ΣZ1(i)ΣZ2(i)[(ΣZ12(i)-nZ‾12)(ΣZ22(i)-nZ‾22)]1/2]]>其中，Z1，Z2分别为T时刻和T+Δt时刻反射率因子(雨强)的矩阵，n为矩阵的数据点数，求出间隔Δt时间的两个矩阵的相关系数，重复该过程，直到找到最大的相关系数，找到最大相关系数时，得到该T时刻矩形区域的中心位置指向T+Δt时刻矩形区域的中心位置的矢量为TREC矢量；步骤二，对移动矢量场进行平滑处理步骤二‑1，当一个TREC矢量是零矢量或与其周围矢量的平均方向相差大于或等于20度，则用其周围8个点的平均矢量来替代这个TREC矢量；步骤二‑2，对TREC矢量的u，v分量分别进行客观分析，采用如下公式得到连续的位移矢量场：α*(i,j)＝α0(i,j)+Δα(i,j)Δα(i,j)=Σkw(i,j,k)2×Δα(k)Σkw(i,j,k)]]>w(i,j,k)=R2-dm2R2+dm2,dm2<R20,dm2>R2]]>其中，α0(i,j)为变量α在格点(i，j)处的估测值；α*(i,j)为变量α在格点(i，j)处的校正值；Δα(k)为目标点k处的差值，这里为该点TREC矢量的分量与估测值之差；w(i,j,k)为s目标点k在格点(i，j)处的加权函数；dm为分析点与格点之间的距离及TREC矢量的函数，R是影响半径；步骤三：降水强中心预报步骤三‑1，回波位置预报在TREC矢量的u、v分量上分别应用半拉格朗日一维平流公式，分别计算出u、v分量上的位移，每间隔一定时间步长输出一次预报结果，该时刻每个格点上的雨强值及移向、移速，用作下一连续时刻的积分，所述半拉格朗日一维平流公式为：dZdt=∂Z∂t+U(x,t)∂Z∂x=0]]>其中，U(x,t)为给定的函数，在这里U(x,t)为TREC矢量u、v分量中一个，x方向与TREC矢量u、v分量的方向相同，公式(7)说明标量Z沿着轨迹是不变的，在这里Z为反射率因子值；根据公式(7)，有Zjn+1=Z*n]]>x*＝xj‑U(x,t)Δt其中，为n+1时刻在点j处的反射率因子值；为n时刻在点*处的反射率因子值；x*为点*的x坐标；xj为点j的x坐标；U(x,t)为TREC矢量的一个分量；Δt为n+1时刻与n时刻的时间差；步骤三‑2，回波强度预报采用线性外推的方法，通过连续两个时刻的雷达反射率因子进行线性拟合，得到线性外推的回波强度。