雷达体扫数据的三维格点化处理及可视化.pdfVIP

胡燕2曾建辉

（1.湖南省气象技术装备中心2.湖南省雷电预警中心长沙市黄土岭路296号410007）

摘要

通过将雷达基数据中强度数据解码，按笛卡尔坐标系重新组织，将数据映射到三维空间。同时考虑

雷达波束的发散性，修正雷达数据的空间发布，最总形成1×1×1公里的三维格点数据。最后进行了三维

格点数据的可视化处理，发现能非常方便、直观的观察雷达回波的空间结构。同时由于数据格点化，非常

有利于对其进一步的处理和和应用。

关键字雷达三维格点可视化

1引言

雷达基数据是按雷达扫描方式，将单个径向的数据依次排列组织起来的，因此其基本结

构是基于球坐标系。目前我国对其资料的应用主要是将其投影到同一平面上，并标注相应点

的回波高度、坐标等相关信息。如果需要对其进行进一步处理计算较为繁琐，同时其他气象

资料数据主要基于笛卡尔坐标系的空间格点数据，这样也给雷达资料同化处理带来不便。

本文根据雷达基数据的组织方式，将其重新编码组织成笛卡尔坐标系的三维数据，为其

他应用提供数据。

2雷达基数据的解码与重构

2.1雷达三维数据的组织

我国新一代天气雷达探测半径最大可以达到460KM，因此,进行在X,Y平面映射时其探

测范围可以达到（460×2）×（460×2）的范围。在Z轴方向上既探测高度，按雷达最高探

测仰角19度计算，理论计算可达100KM以上，不过通常雷达回波的高度不超过10KM，但也

有少部分强回波顶高达十多公里，因此我们选取20KM作为上限。综上，其空间整体如图1

所示：

图1数据空间示意图

3

形成960×960×20，分辨率为1KM

的三维格点空间。雷达中心点位于（460，460,0）

坐标处。这样坐标轴没有负值，为后续数据处理提供方便，无须再次进行转换。

2.2波束发散相关的数据处理

雷达波束具有1度的发散角度，这个是进行数据处理必须考虑的。例如在离雷达中心点

径向方向100KM处，雷达回波探测到的范围是直径达1.75KM，高度（径向方向）为1KM的

柱状体。这样的空间按1*1*1的空间来划分，已经覆盖了多个格点，将其处理后，相应格点

可以获得真实的探测数据，比通过插值得到的数据更加符合实际情况。

2.3数据重组

获取雷达基数据的方位角、仰角、径向距离等参数后，转换坐标系，将对应的回波强度

按图1数据的组织写入到相应的位置即可。其本身的数学计算相对简单。

通过重组后，雷达回波数据形成空间格点数据，将为雷达拼图、资料同化提供重大方便。

3与常规资料进行投影对比

以下图2、图3，方便采用常规扇形绘图法和三维格点绘图法对同一体扫数据的同一仰

角的回波强度进行绘图。

图2常规扇形绘图图3格点数据绘图

可以看到，两种方法图形基本一致。需要注意的是右图采用渐变色对强度信息进行着色。

但是在边缘缺口A处，可以发现右侧图形更饱满，缺口更小，其原因是采用了文章中2.2

所提到的，对波束发散进行处理所带来的误差。通过对比发现，改方法可能需要进一步提高

空间分辨路，以减小误差所带来的人造回波。

4可视化应用

下面我们来看看，格点化雷达基数据后所带来的好处。一下一组图是对图2的B区域进

行三维绘图和切片以及多强度等值面透视图所得到的图像。

图4三维多层切片1

图5三维多层切片2

图6三维多强度等值面透视图

通过数据的格点化后，对数据的处理比按径向组织的数据更容易处理。图4、图5即使

经过简单的三维函数处理后形成的图片，非常直观。图6是采用透视化处理得到的多强度（3

层不同强度）等值面图，比传统两维的图片细节显示的更加清楚，同时可以窥见云层的大致

结构。

5结束语