基于多普勒天气雷达的火情自动识别系统
- 作者：黄克慧朱景周必高钟建锋谷风鸣黄以平谢海华
- 会议时间：2011-11-01
- 关键词：多普勒天气雷达 ; 森林火灾 ; 火情监测 ; 识别系统
- 作者单位：黄克慧,朱景,周必高,钟建锋,谢海华(温州气象雷达站)谷风鸣(温州市气象局.浙江 温州,325027)黄以平(温州市林业局.浙江 温州,325027)
- 母体文献：2011年第二十八届中国气象学会年会论文集
- 会议名称：2011年第二十八届中国气象学会年会
- 会议地点：厦门
- 主办单位：中国气象学会
- 语种：chi
摘要
新一代多普勒天气雷达(CINRAD-SA)具有探测森林火灾的能力,然而火灾回波的空间尺度比降水回波小几倍至几个量级、且混合在杂波中,因此难以被及早发现。借鉴雷达噪声过滤方法,研究既能有效去除雷达杂波,又能保留火灾回波的杂波过滤方法。即对于任意给定的距离库X,计算以它为中心的3 ×3 个距离库数中反射率探测值大于18dBZ 的个数N,如果N<8 则认为这个点X 是非火灾杂波即予以删除。接着对火灾、降水回波在0.5 °仰角的径向速度和基本反射率的距离库数进行了研究,并设计能过滤降水回波,又能保留火灾回波的判别方法。把降水回波分为4 类(对流性降水、层状云降水、热带气旋降水和极弱降水),分别计算降水回波与火灾回波的非零速度距离库数及反射率距离库数。结果是,火灾回波的非零速度距离库数平均值为5742,比对流性降水回波(32522)、层状云降水回波(72293)和热带气旋降水回波(50060)小一个量级,而与极弱降水回波(8297)量级相当;从反射率距离库数平均值看,虽然火灾回波比对流性降水和热带气旋降水回波分别小一个和两个量级,但却比层状云降水和极弱降水回波分别大一个和两个量级。据此特征设计降水回波的过滤判别方法。经上述步骤作降水回波过滤后,层状云降水、对流性降水以及热带气旋降水等大型降水回波可以被过滤,而火灾回波则得以保留。但由于火灾回波与极弱降水回波的非零速度距离库数、反射率距离库数之间没有一种可供区分的关系,因此这部分降水回波容易和火灾回波相混淆而引起误警。这部分误警需借助自动气象站降水资料予以辅助判别。经杂波和降水回波过滤后若仍有回波存留下来,则可能是火灾引起的回波,可将之标注为“疑似火点”并进行定位和报警提示。在此基础上研制的多普勒天气雷达火情自动识别系统,在有效监测范围(距离雷达站半径约110km)内,能对森林(也可以是草原)火情进行自动识别、定位和报警,并提供每5~6min 一次的连续跟踪监测。经近一年时间的试运行,系统平均在森林火情发生后28min 报警,其火点定位与实际火场平均误差不到 1.0km 。该系统可为森林防火指挥部门提供及时、准确的火情动态信息。本文是多普勒天气雷达在火情自动监测应用方面的新尝试,虽然取得一些成果,但系统仍然存在诸多有待后续研究解决的问题,如,系统同时刻只能识别记录一起火情;部分极弱降水回波容易引起误警;当降水和火情回波共存时往往不能识别报警等。