基于傅里叶谱分析原理的雷达数据插值及其效果对比分析

发布时间：2021-10-05 14:44

　　本文提出一种基于傅里叶谱分析原理的天气雷达回波强度图像插值方法（简称“傅里叶插值法”）。能在分析雷达回波时通过内插计算来显示出适当距离处具有波动特征、产生对流性降水的“积状云”由于波束展宽、分辨率下降导致雷达探测不到的强回波中心,为进一步精确识别强回波中心位置和强度提供参考。以一维傅里叶谱分析法为理论基础,详细描述了该方法对天气雷达回波图像插值的具体算法步骤。“傅里叶插值法”的本质是利用傅里叶谱分析获得产生对流性降水的积状云回波强度时空变化的谱特征并进一步用于观测数据离散点拟合、再进行重采样。基于2015年4月28日江苏的一次飑线过程的雷达实测资料,建立雷达图像模拟公式,并模拟了同一时次不同分辨率的雷达PPI回波分布,分别用傅里叶插值法和双线性插值法对低分辨率雷达图进行插值处理,再与高分辨率雷达图进行对比分析。结果表明,傅里叶插值法能插值出由于低分辨率雷达探测不到、但确实存在的强回波中心点,对比双线性插值法,其插值得到的强回波中心点的位置和强度都更加接近于高分辨率雷达图,且整体误差更小。以福州和南京SA雷达探测到的台风和大暴雨回波为个例,对比傅里叶插值法和双线性插值法对低仰角雷达回波图... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 天气雷达插值方法研究进展
        1.2.2 谱分析方法的发展
    1.3 本文主要研究内容和章节安排
第二章 傅里叶谱分析理论与插值算法描述
    2.1 傅里叶谱分析理论简介
    2.2 雷达PPI数据的傅里叶插值算法
    2.3 直角坐标系下的雷达数据傅里叶插值算法
    2.4 传统的双线性插值算法
    2.5 本章小结
第三章 傅里叶插值法模拟计算与分析
    3.1 针对飑线个例的雷达PPI图像模拟
        3.1.1 模拟公式
        3.1.2 模拟图像
    3.2 傅里叶插值法效果及误差分析
    3.3 强回波范围对比
    3.4 强回波中心位置及强度对比
    3.5 本章小结
第四章 傅里叶插值法的实例分析
    4.1 天气雷达径向数据实例分析
    4.2 天气雷达低仰角PPI数据实例分析
        4.2.1 个例一
        4.2.2 个例二
    4.3 本章小结
第五章 基于傅里叶插值法的坐标变换效果对比分析
    5.1 天气雷达扫描方式及空间分辨率
    5.2 雷达低仰角PPI数据坐标变换
        5.2.1 理论与方法
        5.2.2 个例分析
    5.3 三维格点化插值方法对比
        5.3.1 插值计算方法
        5.3.2 个例分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文的主要内容及结论
    6.2 本文的创新点
    6.3 工作展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]星载雷达与地基雷达数据的个例对比分析[J]. 王振会,李圣殷,戴建华,李南.  高原气象. 2015(03)
[2]台风“莫拉克”登陆过程的闪电活动与雷达回波特征[J]. 温颖,赵阳,赵果,孔祥贞.  高原气象. 2015(03)
[3]新一代天气雷达三维组网产品在人工防雹的应用[J]. 段艺萍,刘寿东,刘黎平,马建立,叶小峰,王冠华.  高原气象. 2014(05)
[4]基于雷达组网拼图的定量降水估测算法业务应用及效果评估[J]. 勾亚彬,刘黎平,杨杰,吴翀.  气象学报. 2014(04)
[5]多普勒雷达资料的网格化研究[J]. 邹海波,单九生,邓诗茹.  气象与减灾研究. 2014(02)
[6]陇东南地区短时强降水的雷达回波特征及其降水反演[J]. 张之贤,张强,赵庆云,孙芸,张立阳.  高原气象. 2014(02)
[7]新一代天气雷达灾害性天气监测能力分析及未来发展[J]. 李柏,古庆同,李瑞义,曹俊武,王旭.  气象. 2013(03)
[8]基于雷达回波拼图资料的风暴单体和中尺度对流系统识别、跟踪及预报技术[J]. 杨吉,刘黎平,李国平,王改利,何会中.  气象学报. 2012(06)
[9]气候变暖背景下的极端天气气候事件与防灾减灾[J]. 翟盘茂,刘静.  中国工程科学. 2012(09)
[10]大气电场的FFT频谱分析及雷暴预报研究[J]. 李颖,王振会,肖稳安,曾庆锋,杨天琦.  气象科学. 2013(01)



本文编号：3419958