本發(fā)明屬于雷達(dá)數(shù)據(jù)分析計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及雨量雷達(dá)徑向干擾識(shí)別與消除方法。

背景技術(shù)：

電磁干擾回波是指雷達(dá)回波受到外界同頻或者臨頻設(shè)備干擾而出現(xiàn)的現(xiàn)象，其一般表現(xiàn)為螺旋帶回波或干擾麻點(diǎn)和一條直線(xiàn)。近距離干擾，一直存在滿(mǎn)屏干擾麻點(diǎn)；遠(yuǎn)距離干擾，一般在某個(gè)方向上存在固定的干擾；單頻點(diǎn)，干擾呈條福狀；一定帶寬的干擾，存在滿(mǎn)屏干擾麻點(diǎn)。

雨量雷達(dá)系統(tǒng)生成區(qū)域降水量產(chǎn)品中，某些時(shí)刻存在條幅狀虛假降水帶，經(jīng)過(guò)分析為徑向干擾回波所生成。這種虛假回波帶污染了區(qū)域內(nèi)的降水量分布，給有徑向干擾的區(qū)域造成了降雨的虛警。因此，需要采取一定的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。雨量雷達(dá)為水文業(yè)務(wù)提供了區(qū)域面雨量、整體面雨量、單點(diǎn)雨量和雨強(qiáng)等，作為水文預(yù)報(bào)預(yù)警模式的輸入信息，徑向干擾回波影響了水文模式預(yù)警預(yù)報(bào)結(jié)果的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種雨量雷達(dá)徑向干擾識(shí)別與消除方法，應(yīng)用于x波段雨量雷達(dá)系統(tǒng)中，對(duì)原始的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行徑向干擾的識(shí)別，并對(duì)有徑向干擾的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)填補(bǔ)，提高雷達(dá)區(qū)域的降水量精度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

x波段雨量雷達(dá)徑向干擾識(shí)別與消除方法，包括如下步驟：

步驟一，從第一根徑向掃描線(xiàn)開(kāi)始，沿切向的方向進(jìn)行回波段的搜索，并將有效回波數(shù)據(jù)計(jì)入回波段，依次搜索所有徑向線(xiàn)；

步驟二，將識(shí)別完成的回波段計(jì)入本次回波段數(shù)組，回波段符合最小長(zhǎng)度閾值；

步驟三，將本層的回波段數(shù)組，根據(jù)條件進(jìn)行識(shí)別，滿(mǎn)足條件的識(shí)別為徑向干擾回波，所述條件包括：切向回波長(zhǎng)度值滿(mǎn)足閾值且距離庫(kù)所在的切向回波段長(zhǎng)度滿(mǎn)足閾值的總數(shù)占所有距離庫(kù)總數(shù)的比例大于一定數(shù)值；

步驟四：將識(shí)別出來(lái)的徑向干擾回波，確定其具體的方位后，將該方位上的虛假數(shù)據(jù)摳除和賦零值，然后利用插值法，結(jié)合相鄰徑向上有效的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)通過(guò)以下公式對(duì)賦零值區(qū)域進(jìn)行插值填補(bǔ)：

上式中，m為徑向干擾的方位寬度，分辨率為1°；rjn為識(shí)別出的徑向干擾第n個(gè)徑向，n：0～m，第j個(gè)距離庫(kù)格點(diǎn)的降水信息；k為插值有效徑向的寬度；n為徑向干擾降水帶中每個(gè)徑向所在的具體方位。

進(jìn)一步的，所述有效回波數(shù)據(jù)包括雷達(dá)回波強(qiáng)度范圍在10dbz以上的回波數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述步驟三中所述條件包括:切向回波長(zhǎng)度值小于5°，且距離庫(kù)所在的切向回波段長(zhǎng)度位于1至5的總數(shù)占所有距離庫(kù)總數(shù)的比例大于40％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明采用在徑向掃描線(xiàn)上進(jìn)行切向搜索的方式對(duì)原始的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行徑向干擾的識(shí)別，并利用插值法對(duì)有徑向干擾的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)填補(bǔ)。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明方法能很好的識(shí)別并剔除掉異常的降水帶和“毛刺”，還能夠?qū)Ξ惓＝邓畮恢玫臄?shù)據(jù)能進(jìn)行較好填補(bǔ)，而對(duì)正常的降水區(qū)域無(wú)影響，提高了雨量雷達(dá)區(qū)域降水估測(cè)的精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法步驟流程圖。

圖2(a)為個(gè)例1中原始雨強(qiáng)分布，雨強(qiáng)數(shù)據(jù)的時(shí)間為2015年6月25日14：40。

圖2(b)為基于圖2(a)經(jīng)過(guò)本發(fā)明干擾識(shí)別與消除方法處理后的雨強(qiáng)分布。

圖3(a)為個(gè)例2中原始雨強(qiáng)分布，雨強(qiáng)數(shù)據(jù)的時(shí)間為2015年6月2日22：05。

圖3(b)為基于圖3(a)經(jīng)過(guò)本發(fā)明干擾識(shí)別與消除方法處理后的雨強(qiáng)分布。

圖4(a)為個(gè)例3中原始雨強(qiáng)分布，雨強(qiáng)數(shù)據(jù)的時(shí)間為2015年5月13日20：05。

圖4(b)為基于圖4(a)經(jīng)過(guò)本發(fā)明干擾識(shí)別與消除方法處理后的雨強(qiáng)分布。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

圖1為本發(fā)明方法流程圖，如圖所示，雨量雷達(dá)徑向干擾識(shí)別與消除方法包括如下步驟：

步驟一，從第一根徑向掃描線(xiàn)開(kāi)始，沿切向的方向進(jìn)行回波段的搜索，并將有效回波數(shù)據(jù)計(jì)入回波段，依次搜索所有徑向線(xiàn)。具體的，是每次選擇一根徑向掃描線(xiàn)，沿切向從雷達(dá)位置開(kāi)始往外搜索回波段。有效回波數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定的識(shí)別閾值進(jìn)行識(shí)別，在該閾值范圍的為有效回波數(shù)據(jù)。本發(fā)明中我們認(rèn)為雷達(dá)回波強(qiáng)度范圍在10dbz以下的大部分屬于噪聲回波，因此有效回波段的識(shí)別閾值為10dbz。

步驟二，將識(shí)別完成的回波段計(jì)入本次回波段數(shù)組，回波段最小長(zhǎng)度閾值為2個(gè)距離庫(kù)點(diǎn)。該長(zhǎng)度閾值可根據(jù)需要改變。

步驟三，將本層的回波段數(shù)組，根據(jù)設(shè)定好的條件進(jìn)行識(shí)別，滿(mǎn)足條件的識(shí)別為徑向干擾回波。上述條件包含但不僅限于：切向回波長(zhǎng)度值小于5°(該值可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整)，且距離庫(kù)所在的切向回波段長(zhǎng)度位于1至5(該值可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整)的總數(shù)占所有距離庫(kù)總數(shù)(共計(jì)600庫(kù))的比例大于40％(該值可以根據(jù)需要做略微調(diào)整)。

步驟四：將識(shí)別出來(lái)的徑向干擾回波，確定其具體的方位后，首先將該方位上的虛假數(shù)據(jù)摳除和賦零值，然后利用插值法，結(jié)合相鄰徑向上有效的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)對(duì)賦零值區(qū)域進(jìn)行插值填補(bǔ)。插值法公式如下：

上式中，m為徑向干擾的方位寬度(分辨率為1°)；rjn為識(shí)別出的徑向干擾第n個(gè)徑向(n：0～m)，第j個(gè)距離庫(kù)格點(diǎn)的降水信息；k為插值有效徑向的寬度；n為徑向干擾降水帶中每個(gè)徑向所在的具體方位。

基于上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)案例如下：

個(gè)例1

江西南昌雨量雷達(dá)系統(tǒng)于2015年6月25日采集到的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了徑向干擾回波，致使生成的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)(圖2(a))出現(xiàn)了虛假的降水帶。雨量雷達(dá)系統(tǒng)出現(xiàn)徑向干擾時(shí)，無(wú)天氣過(guò)程，造成該區(qū)域的降水虛警。

通過(guò)本發(fā)明徑向干擾識(shí)別與消除方法，能很好將兩條確定為徑向干擾造成的異常降水帶消除，如圖2(b)所示。上方降雨帶可以確定不是徑向干擾，因此并沒(méi)有消除。

個(gè)例2

江西南昌雨量雷達(dá)系統(tǒng)于2015年6月2日于采集到的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)徑向干擾回波，致使生成的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)(圖3(a))中出現(xiàn)了一條虛假的降水帶。該天氣過(guò)程為局地的對(duì)流性降水天氣過(guò)程，造成該區(qū)域的降水虛警。

通過(guò)本發(fā)明徑向干擾識(shí)別與消除方法，能很好的剔除掉異常的降水帶，如圖3(b)所示，而對(duì)正常的降水區(qū)域無(wú)影響。顯然，本發(fā)明方法提高了雨量雷達(dá)區(qū)域降水估測(cè)的精度。

個(gè)例3

江西南昌雨量雷達(dá)系統(tǒng)于2015年5月13日于采集到的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)徑向干擾回波，致使生成的雨強(qiáng)數(shù)據(jù)(圖4(a))中出現(xiàn)了一條虛假的降水帶。該過(guò)程為范圍較大的混合性降水天氣過(guò)程，造成該區(qū)域的降水虛警。

通過(guò)本發(fā)明徑向干擾識(shí)別與消除方法，剔除掉虛假的降水帶，同樣對(duì)徑向干擾的“毛刺”現(xiàn)象(徑向干擾兩邊的單點(diǎn)回波)也有很好的剔除，如圖4(b)所示，而對(duì)正常的降水區(qū)域無(wú)影響。提出徑向干擾回波造成的異常降水帶后，利用插值法的徑向數(shù)據(jù)填補(bǔ)能較好的還原數(shù)據(jù)，提高了雨量雷達(dá)系統(tǒng)區(qū)域降水估測(cè)的精度。

通過(guò)3次不同的天氣過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明：1.本發(fā)明方法準(zhǔn)確的識(shí)別出了干擾造成的虛假降水帶所在的位置；2.在很好識(shí)別干擾降水帶的同時(shí)，對(duì)正常的降水區(qū)域無(wú)影響；3.在較好識(shí)別一次范圍較大混合型降水過(guò)程中的干擾降水帶后，利用插值法對(duì)正常降水區(qū)域中干擾降水帶位置的數(shù)據(jù)能進(jìn)行較好填補(bǔ)。

本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。