專利名稱：一種基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣象探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法。
背景技術(shù)：
隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)成為越來(lái)越重要與可靠的氣象探測(cè)數(shù)據(jù)。然而雷達(dá)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)多為圖片格式，隨著GIS的發(fā)展，如何將雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)與具有精確位置信息的地理信息匹配進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析具有十分重要的意義。目前多采用“圖片拉扯”的方式進(jìn)行，即首先確定雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的邊界范圍，然后在地圖上強(qiáng)制性地將雷達(dá)圖片產(chǎn)品數(shù)據(jù)“拉扯”到規(guī)定的邊界范圍內(nèi)。這種方式雖然可以達(dá)到一定的匹配效果，位置精度往往差強(qiáng)人意，尤其是其數(shù)據(jù)產(chǎn)品的圖片形式記錄的是顏色RGB值，而不是具體的雷達(dá)回波強(qiáng)度等數(shù)值信息，難以基于GIS對(duì)其進(jìn)行集成地理信息的空間數(shù)據(jù)分析。并且這些產(chǎn)品數(shù)據(jù)是按照一定的數(shù)值范圍賦予的顏色，這樣就大大損失了數(shù)值精度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)難以與GIS數(shù)據(jù)匹配進(jìn)行基于地理信息的空間分析問(wèn)題，滿足雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與地理信息數(shù)據(jù)的集成與分析需求，提供一種基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
所述基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，所述方法包括如下步驟:
(I)在雷達(dá)能夠探測(cè)到的范圍內(nèi)，按照經(jīng)緯度指定東西南北四個(gè)方向的邊界形成一個(gè)矩形區(qū)域，作為探測(cè)的地理范圍；
( 2)在矩形區(qū)域范圍內(nèi)，根據(jù)分辨率要求按照行列間距規(guī)則排列坐標(biāo)點(diǎn)，形成地理空間點(diǎn)陣；
(3)獲取地理空間點(diǎn)陣中的每一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)位置的方位角以及球面距離；
(4)通過(guò)步驟(3)中獲得的方位角以及球面距離，求得與當(dāng)前點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)，以獲得該空間點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的雷達(dá)數(shù)值；
(5)重復(fù)步驟(4)將 點(diǎn)陣中每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的數(shù)值求算出來(lái)，并以二維矩陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，形成雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，再將以所述存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)組織的數(shù)據(jù)序列化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中；(6 )創(chuàng)建數(shù)據(jù)讀取服務(wù)接口，調(diào)取存儲(chǔ)入庫(kù)的雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
所述方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述步驟(3)中球面距離Dis按式1、2計(jì)算arcdst=地球半徑* (acos (sin (雷達(dá)坐標(biāo)纟韋度)*sin (當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)纟韋度)+cos (雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)緯度)*cos(當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)緯度)*cos((雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度-當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度))),IDis=地球半徑 *arcdst,2其中，arcdst為臨時(shí)變量，Dis為當(dāng)前點(diǎn)距離雷達(dá)站點(diǎn)的球面距離，單位為千米，地球半徑取:6371.004 千米；
所述方位角按式3、4、5、6計(jì)算
a=cos (雷達(dá)坐標(biāo)諱度)*sin (arcdst) ;3sinlat2=sin(當(dāng)前點(diǎn)的諱度)， 4coshd= (sinlat2_sin (雷達(dá)坐標(biāo)諱度)*cos (arcdst)) /a, 5Azi=acos(coshd); 6其中，arcdst為式I的臨時(shí)變量；Azi為所求的方位角；所述方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述步驟4中包括如下步驟:I)將步驟3中獲取的方位角Azi取整，令A(yù)=int (Azi)，得到該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)所在的方位角；2)令indeX=int(Dis/雷達(dá)庫(kù)長(zhǎng))，得到該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的庫(kù)數(shù)，即該探測(cè)線上第幾庫(kù)數(shù)據(jù)，則該地面點(diǎn)的數(shù)值為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的層中、方位角為A的探測(cè)線上第index庫(kù)的數(shù)據(jù)。所述方法的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括整個(gè)點(diǎn)陣的行數(shù)，列數(shù)，最左下角點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)、行列間距以及二維數(shù)組序列，所述二維數(shù)組序列為所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值數(shù)據(jù)按照其行列位置的分布。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下: 本發(fā)明提供的采用地理空間點(diǎn)陣的方法有效地將雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)與地面點(diǎn)陣位置進(jìn)行疊加，并將每個(gè)點(diǎn)陣坐標(biāo)處的探測(cè)數(shù)據(jù)按照自定義格式進(jìn)行組織存儲(chǔ)，構(gòu)建服務(wù)接口，按照用戶的需求能夠輸出圖片產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及所需要的多種格式。本方法發(fā)明為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)、共享等提供了新的途徑，不僅滿足了氣象部門對(duì)雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的一般性需求，而且為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)基于GIS平臺(tái)進(jìn)行空間位置的統(tǒng)計(jì)分析處理奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)也為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)基于GIS與其它氣象數(shù)據(jù)集成分析提供了可能。


圖1是所述基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法基本過(guò)程示意圖。圖2是所述方法獲取雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)處理流程。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1，本實(shí)施例提供的基于地理空間點(diǎn)陣對(duì)雷達(dá)第一層基本反射率產(chǎn)品數(shù)據(jù)的處理方法，方法包括如下步驟:(I)在雷達(dá)能夠探測(cè)到的范圍內(nèi)，按照經(jīng)緯度指定東西南北四個(gè)方向的經(jīng)緯線作為邊界形成一個(gè)矩形區(qū)域，作為探測(cè)的地理范圍。(2)在矩形區(qū)域內(nèi)，根據(jù)分辨率要求按照行列間距規(guī)則排列坐標(biāo)點(diǎn)，形成地理空間點(diǎn)陣，可以將行列間距設(shè)置為0.01度，約合地面距離為1.11公里。(3)獲取地理空間點(diǎn)陣中的每一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)位置的方位角以及球面距離。(4)通過(guò)步驟(3)中獲得的方位角以及球面距離，求得與當(dāng)前點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)，以獲得該點(diǎn)的數(shù)值。(5)重復(fù)步驟(4)將點(diǎn)陣中每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的數(shù)值求算出來(lái)，并以二維矩陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，形成雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，再將以所述存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)組織的數(shù)據(jù)序列化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中；其數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)如下所示:
行數(shù)η
列數(shù)m
左下角X坐標(biāo)X
左下角Y坐標(biāo)y
行列間距d
ana12a13a14...............alm
ana12a13a14...............a2m
......................................................................
Anlan2an3an4...............
(6)創(chuàng)建數(shù)據(jù)讀取服務(wù)接口，調(diào)取存儲(chǔ)入庫(kù)的雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
步驟(3)中,球面距離Dis按式1、2計(jì)算arcdst=地球半徑* (acos (sin (雷達(dá)坐標(biāo)緯度)*sin(當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)緯度)+cos (雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)緯度)*cos(當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)緯度)*cos ((雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度-當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度)))，I
Dis=地球半徑 *arcdst,2
其中，arcdst為臨時(shí)變量，Dis為當(dāng)前點(diǎn)距離雷達(dá)站點(diǎn)的球面距離，單位為千米，地球半徑取:6371.004千米；
所述方位角按式3、4、5、6計(jì)算
a=cos (雷達(dá)坐標(biāo)諱度)*sin (arcdst) ;3
sinlat2=sin(當(dāng)前點(diǎn)的諱度)，4
coshd= (sinlat2_sin (雷達(dá)坐標(biāo)諱度)*cos (arcdst))/a, 5
Azi=acos (coshd) ;6
其中，arcdst為式I的臨時(shí)變量;Azi為所求的方位角。
步驟4中，包括如下步驟:
I)將步驟3中獲取的方位角Azi取整，令A(yù)=int (Azi)，得到該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)所在的方位角；
2)令index=int (Dis/雷達(dá)庫(kù)長(zhǎng))，得到該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的庫(kù)數(shù)，則該地面點(diǎn)對(duì)應(yīng)的處理數(shù)值為雷達(dá)探 測(cè)數(shù)據(jù)中第一層、方位角為A的探測(cè)線上第index庫(kù)的數(shù)據(jù)。
如圖2，步驟(6)中，創(chuàng)建數(shù)據(jù)讀取服務(wù)接口，來(lái)調(diào)取存儲(chǔ)入庫(kù)的雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。按照上述結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)能夠很容易根據(jù)需要生成圖片，或者能夠被ArcGIS等GIS平臺(tái)所支持的柵格等數(shù)據(jù)格式，為GIS平臺(tái)的分析處理提供數(shù)據(jù)源。
基于本實(shí)施例提供的一種地理空間點(diǎn)陣的方法從雷達(dá)基數(shù)據(jù)入手獲得第一層探測(cè)數(shù)據(jù)的基本反射率產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并按照自定義格式對(duì)獲取的雷達(dá)基本反射率產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行組織存儲(chǔ)，構(gòu)建相應(yīng)的服務(wù)接口，可以有效地轉(zhuǎn)換為圖片以及能夠被GIS常用軟件所接受的數(shù)據(jù)產(chǎn)品形式，有效地應(yīng)用于GIS的空間數(shù)據(jù)分析，以及其它各種用途。
權(quán)利要求
1.一種基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在雷達(dá)能夠探測(cè)到的范圍內(nèi)，按照經(jīng)緯度指定東西南北四個(gè)方向的邊界形成一個(gè)矩形區(qū)域，作為探測(cè)的地理范圍； (2)在矩形區(qū)域范圍內(nèi)，根據(jù)分辨率要求按照行列間距規(guī)則排列坐標(biāo)點(diǎn)，形成地理空間點(diǎn)陣； (3)獲取地理空間點(diǎn)陣中的每一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)位置的方位角以及球面距離； (4)通過(guò)步驟(3)中獲得的方位角以及球面距離，求得與當(dāng)前點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)，以獲得該空間點(diǎn)上對(duì) 應(yīng)的雷達(dá)數(shù)值； (5)重復(fù)步驟(4)將點(diǎn)陣中每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上的處理數(shù)值求算出來(lái)，并以二維矩陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，形成雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，再將以所述存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)組織的數(shù)據(jù)序列化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中； (6)創(chuàng)建數(shù)據(jù)讀取服務(wù)接口，調(diào)取存儲(chǔ)入庫(kù)的雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中球面距離Dis按式1、2計(jì)算 arcdst=地球半徑* (acos (sin (雷達(dá)坐標(biāo)纟韋度)*sin (當(dāng)前點(diǎn)坐標(biāo)纟韋度)+cos (雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)緯度)*cos (當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)緯度)*cos ((雷達(dá)坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度-當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度)))，I Dis=地球半徑 *arcdst,2 其中，arcdst為臨時(shí)變量，Dis為當(dāng)前點(diǎn)距離雷達(dá)站點(diǎn)的球面距離，單位為千米，地球半徑取=6371.004千米； 所述方位角按式3、4、5、6計(jì)算 a=cos (雷達(dá)坐標(biāo)纟韋度)*sin (arcdst) ;3 sinlat2=sin(當(dāng)前點(diǎn)的諱度)，4 coshd= (sinlat2_sin (雷達(dá)坐標(biāo)諱度)*cos (arcdst)) /a,5 Azi=acos(coshd);6 其中，arcdst為式I的臨時(shí)變量;Azi為所求的方位角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中包括如下步驟: 1)將步驟3中獲取的方位角Azi取整，令A(yù)=int(Azi)，得到該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)所在的方位角； 2)令indeX=int(Dis/雷達(dá)庫(kù)長(zhǎng))，得到該點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的庫(kù)數(shù)，則該地面點(diǎn)的數(shù)值為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)層中、方位角為A的探測(cè)線上第index庫(kù)的數(shù)據(jù)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)包括整個(gè)點(diǎn)陣的行數(shù)，列數(shù)，最左下角點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)、行列間距以及二維數(shù)組序列，所述二維數(shù)組序列為所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的處理數(shù)值數(shù)據(jù)按照其行列位置的分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于地理空間點(diǎn)陣的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟(1)設(shè)定探測(cè)的矩形地理范圍；(2)在矩形地理范圍內(nèi)，根據(jù)分辨率要求按照行列間距規(guī)則排列坐標(biāo)點(diǎn)，形成地理空間點(diǎn)陣；(3)獲取地理空間點(diǎn)陣中的每一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)位置的方位角以及球面距離；(4)結(jié)算與當(dāng)前點(diǎn)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)，以獲得該點(diǎn)的數(shù)值；(5)將點(diǎn)陣中每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)上的數(shù)值以二維矩陣的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，再將數(shù)據(jù)序列化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中；(6)創(chuàng)建數(shù)據(jù)讀取服務(wù)接口，調(diào)取存儲(chǔ)入庫(kù)的雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。其有益效果:不僅為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)、共享等提供了新的途徑，而且為雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析提供了條件。
文檔編號(hào)G01S7/02GK103235290SQ201310156979
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者路明月, 閔錦忠, 范曉梅, 魏明, 尹靜秋, 畢碩本, 邵一丹 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)