新一代天气雷达站址选择及净空条件分析

新一代天气雷达站址选择及净空条件分析 摘 要 :随着青海省三江源人工增雨 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的实施 ,拟在青海省气象台站建设新一代天气雷达 ,为了使新一代天气雷 达发挥其最大效益 ,其雷达站址选择和净空条件分析十分必要 。本文将新一代天气雷达站址选择及净空条件分析 的基本方法和思路做一介绍给 ,供参考 。 关键词 :天气雷达 ;选址 ;净空条件 ;分析 〔1 〕遮挡仰角不应大于 0. 50,对个别孤立障碍物可适 1 前言 当降低要求 。由于青海 省 大部 分气 象 台站 地处 谷 天气雷达作为天气探测和预报的重要技术装备 地 ,除天气系统的主要来向满足条件外 ,其它方位其 经历了三个发展阶段 :即常规模拟天气雷达阶段 、数 标准可适当放宽 。 字化 、天气雷达阶段和多普勒天气雷达阶段 。常规 ( )2 对每个候选站址应绘制四周挡角分布图以 模拟天气雷达和数字化天气雷达只能探测气象目标 及距测站地平面 1 km 和海拔 3 km、6 km 高度的等射 〔2 〕的位置和强度 ,由于缺乏气象目标的运动信息 ,很难 束高度图。 作出准确的天气预报 。多普勒天气雷达则比常规数 ( )3 新一代天气雷达应避免与其它无线电设施 字化天气雷达能获取更多的信息 ,它不仅能得到气 产生相互电磁干扰 ,候选站址须商请无线电管理部 () (象目标 的 幅 度 信 息 强 度 、相 位 信 息 速 度 和 谱 门 ,对新一代天气雷达使用波段内的电磁环境进行 ) 宽 ,这些信息不仅能极大地提高雷达定量测量降 测试 ,并依据有关规定办理设站执照等 。 水 、云中含水量等的精度 ,提高对气象目标的识别能 ( )4 新一代天气雷达站址应便于建立与当地气 力 ,加强对灾害性天气和危险航线的预报和保障能 象台站的通信链路 ,以确保雷达探测信息和遥控信 ( )5 选择站址时 ,应综合考虑供电 、道路 、用水 、 力 。 息的实时 、可靠传输 。 避雷 、抗震等所需的建设投资额度 。在其它条件相 随着青海省气象探测业务的现代化发展 ,利用 近的情况下 ,优先考虑基础建设投资少 、便于维持的 国家 、地方项目陆续建设一批新一代天气雷达 ,为了 站点 ,并尽可能考虑基础设施的综合利用 。 发挥新一代天气雷达在灾害性天气监测 、人工影响 ( )6 候选站址需考虑当地的城镇建设规划 ; 重 天气作业指挥中发挥雷达的最大探测功能 ,其站址 点考虑气象台站地 面 、高空 等业 务 探测 环境 保 护 。 2 站址选择的基本要求 的选择和净空条件的优劣显得非常重要 。 相对固定雷达的选址要与人工影响天气作业能力等 ,在雷达建 根据天气雷达项目建设的有关要求 相结合 。 ( )7 建设雷达天线 、馈源安置 、转台和工作平台 设前期必须对雷达安装站点进行雷达站址的勘选工 等 ,满足雷达能正常开展工作的业务需求 。 作作 ,中国气象局《新一代天气雷达选址规定 》对雷 达选址工作提出了明确的要求 。其站址选择必须满 3 雷达站址障碍物遮挡角和等射束高度图制作方 足以下基本要求 。 法 ( )1 新一代天气雷达站址近处四周无高大建筑 雷达的探测能力不仅受雷达参数 ,大气中各种 物 、山脉 、高大树林等的遮挡 ,在雷达主要探测方向 雷达站四周的高大建筑物 、山脉的影响 ,有的影响甚 1 km 和海拔 6 km 的等射束图 ,具体制作方法 距地 至相当严重 ,为此 ,为更好地分析雷达的实际探测能 下 。 ( )力 ,在雷达建设前期必须对其站址的净空环境进行 1 依据雷达站拟建候选站址的地理位置 , 取 1 ?10万或以上的大比例尺地形图 。 分析 。目前 ,国内雷达站常采用制作雷达站址障碍 ( )2 以雷达站拟建候选站址为圆心 , 按照地 物遮挡角和等射束高度图的方法 ,对其站址的净空 比例尺要求 ,以半径 150 km 在地图上画取一圆 。 环境进行分析 。 3. 1 雷达站址障碍物遮挡角图制作方法 雷达站址 障碍物遮挡角图制作方法比较简单 , 其方法如下 ( )1 选择能见度好的天气 , 一般在雷达天线架 设位置 ,选用性能较好的光学经纬仪 。架设光学经 纬仪 ,并进行经纬仪的水平 、方位调整 。方位调整可 (利用经纬仪本身的指北针 要进行磁偏角订正 , 磁 偏角从地磁地图查取或到有关部门了解当地的磁偏 ) 角 ,磁偏角偏东为正 、偏西为负 , 将方位刻度调整 () 到 0 ?正北 。 图 1 某雷达站四周障碍物遮挡角图 ( )2 以顺时针方向旋转一周 , 依次读取障碍物 ( )3 根据地图经线和纬线的分布 ,以分为单 的方位角和仰角 ,一般方位每隔 5 ?读取一仰角 , 当 画出网格状的经线和纬线分布图 ,以正北为参考 障碍物体型复杂时 , 其方 位 角的 间隔 可 适当 缩小 。 位 ,方位每个 1 ?或 2 ,?在地图上查找高度高于测 将读取的数据依次 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 在 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 中 。 海拔高度的所有障碍物 ,依次记录这些障碍物的 ( ) 3 对数据进行分析 , 并形成 3 . TXT文件 , 3 度 、纬度和海拔高度 ,经度 、纬度要求精确到秒 ,海 为雷达站名称 。其格式如下 : 高度精确到米 。 () 障碍物 名 称 , 方 位 角 小 数 , 单 位 为 度 , 仰 角 ( )4 对 读 取 得 数 据 进 行 分 析 , 并 形 成 3 _ sr () TXT文件 , 3 为雷达站名称 。其格式如下 : 小数 ,单位为度 ,共 3项 。 () (障碍物名称 ,经度 精确到 ″,纬度 精确到 如 :某雷达站址障碍物遮挡角数据 () 海拔高度 精确到 m ,共 4项 。 北山 0 0. 0 1. 0 北山 1 3. 2 1. 6 如 :某雷达站四周半径 200 km 范围内障碍物 北山 2 8. 8 1. 2 度 、纬度 、海拔高度数据 。 北山 3 12. 8 2. 1 (北山 001 1005054 365748 3260 北山 001 号 海顶 4 13. 4. 2. 2 置其经度为 100 ?50 5′4 ,″ 纬度 36 5?7 4′8 ,″ 海拔高 ?? )3260m 大年山 80 355. 4 2. 3 北山 002 1004942 365748 3280 大年山 81 359. 8 1. 0 北山 003 1004800 365748 3350 ( )4 利用多普勒天气雷达候选站址净空条件客 北山 004 1004700 365748 3400 () 观分析软件 该软件的应用在此不赘述 ,对其数据 海顶 005 1004630 365748 3470 进行计算后 ,可绘制出雷达站四周障碍物遮挡角图 。 ?? 图 1 给出了某雷达站四周障碍物遮挡角图 。 大年山 202 980525 355833 4425 〔3 〕料很有必要。等射束高 度图 绘出 了 雷达 站四 周 ()各个方位上 、各种斜距 雷达天线距障碍物的距离 下雷达波束中心线能够到达的最低高度等值线图 。 需要注意 ,这类图与大气折射有关 。 图 2 不同高度等射束图制作高度选择界面 通过多普勒天气雷达候选站址净空条件客观分 析软件图形制作功能 ,可获取如图 3 ,图 4、图 5雷达 候选站址距 地 1 km、海 拔 3 km、海 拔 6 km 的 等射 束 图 。同时可得到距地 1 km、海拔 3 km、海拔 6 km 的等 射束图合成图 。 图 4 某雷达站海拔 3 km 等射束图 图 3 某雷达站局地 1 km 等射束图 图 5 某雷达站海拔 3 km 等射束图 4 雷达站址净空条件分析 ( )障碍物对雷达天线所形成的仰角可通过 1 式 4. 1 等射束图绘制的基本原理 求得 。 2 为了避免雷达站址周围地形 、地物等障碍物对 RH - h - - 1 δ 2R ′( ) = sin 1 雷达探测的影响 ,可描绘出雷达四周障碍物挡角图 , m R 然后根据雷达站四周遮挡的仰角画 出等 射 束高 度 角 , H 为障 碍 物的 高度 , h 为雷 达天 线距 地 面的 高 ,从图 1,图 与分析雷达站址障碍物遮挡角图一样 度 , R 为障碍物距雷达天线的斜距 , R ′为地球的等 可以看出 ,对于同一等值线上的数据点伸展距离 m 效半径 ,它与天气中温度 、气压 、湿度的垂直分布有 远 ,即等值线愈凸 ,障碍物对雷达探测的影响越小 关 。 伸展距离越近 ,即等值线愈凹 ,障碍物对雷达探测 影响越大 ,而且从图 6 可见 ,其障碍物的影响程度 即等值线的变化趋势基本一致 ,只是在不同的高 上其探测的距离不同而已 。如果 ,该雷达站的天 系统过自西北方向向东南方向发展 ,则从图 3 距 1 km 等射束图分析 ,其雷达的最大探测距离达到 均 40 km ,图 4海拔 3 km 等射束图分析 ,其雷达的 大探测距离达到平均 90 km ,图 5海拔 6 km 等射束 分析 ,其雷达的最大探测距离达到平均 150 km。 气系统发展的去向 ,其雷达的最大探测能力不受 响 。 5 结语 图 6 某雷达站等射束合成图 ,必须在满足站 ?新一代天气雷达站址选择 在实际工作中 ,只考虑标准天气折射 , R ′取地 m 选择的基本要求的前提下 ,统筹考虑 ,使建设成本 球的真实平均半径 ,如需要做更深层次的分析 ,需要 到最低 。 邻近探 空 站 的 高 空 资 料 可 计 算 出 不 同 折 射 下 的 ?在雷达站址障碍物遮挡角和等射束高度图 R ′。同时可计算出标准天气折射 、临界折射 、平均 m 作时 ,必须要求所采集的数据准确 ,使制作的障碍 δ超折射和极限超折射四种折射情况下的 值 。依据 遮挡角和等射束高度图能够真实反映雷达站四周 ( )2 式可计算出障碍物的高度 。 2 R 实际净空状况 。 ( )δ 2 H = h + R sin+2R ′ m?为了避免雷达站址周围地形 、地物等障碍 绘出标准大气折射 、临界折射 、平均超折射和极 对雷达探测的影响 ,可描绘出雷达四周障碍物挡 限超折射四种折射情况下的等射束高度图 。 而多 图 ,然后根据雷达站四周遮挡的仰角画出等射束 普勒天气雷达候选站址净空条件客观分析 度图 。这样可以避免在某一方向低于雷达探测波 软件中利用障碍物与雷达站之间的经纬度和海拔高 最低高度的降水区 ,由于探测不到而误认为没有 度著平均求得雷达波束中心线能够 到达 的 最低 高 水过程 。 度 ,绘制出等值线图 。 ?净空条件分析时必须利用雷达站址障碍物 4. 2 净空条件分析 挡角和等射束高度图与当地天气系统的来向以及 利用图 1,图 6对某雷达站的净空条件做如下 程发展变化的趋势结合起来 ,使雷达能够达到最 分析 : 参考文献 : 的探测能力 。 ( )1 在分析雷达站址障碍物遮挡角图时 ,从图 1 〔1 〕《新一代天气雷达观测规定 》. 中国气象局 . 2005年 5月 可以看出 ,障碍物挡角曲线愈向外凸 ,说明障碍物对 〔2 〕《新一代天气雷达选址规定 》. 中国气象局 . 2005年 5月 雷达天线的仰角越小 。除东 南 方向 无障 碍 物遮 挡 〔3 〕张培 昌 等《雷 达 气 象 学 》. 北 京 : 气 象 出 版 社 . 2001 年 月 , 129,133. 外 ,其它 方 向 均 有 不 同 程 度 的 遮 挡 , 其 中 方 位 在 355. 4 ?其遮挡仰角达到最大为 2. 3 。? ( )2 在分析雷达站址障碍物等射束高度图时 ,