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无线微波精细化降雨监测技术与应用

水文 2022年第5期42卷 65-69页

作者：谢彪杨涛尧俊辉冯仲恺陈志远郑鑫江西省水文监测中心江西南昌330002 河海大学水文水资源与水利工程国家重点实验室江苏南京210098 鄱阳湖水文水资源监测中心江西南昌330002

传统雨量监测大多依托于地面站设备,监测密度和覆盖范围等远不能满足精细化与智能化管理快速增长的需求。为此,本文创建了精细化降雨监测技术,提出了无线微波降雨反演分析方法,提升了突发性暴雨监测精度和频次,为全面、准确与及时掌握... 详细信息

传统雨量监测大多依托于地面站设备,监测密度和覆盖范围等远不能满足精细化与智能化管理快速增长的需求。为此,本文创建了精细化降雨监测技术,提出了无线微波降雨反演分析方法,提升了突发性暴雨监测精度和频次,为全面、准确与及时掌握极端水文事件时变特点提供了创新支撑。应用表明,成果实现空间网格长度百米级、时间粒度为分钟级精细化降雨监测,典型降雨过程相关系数平均值达到0.9,较传统方式具有时空分辨率高、覆盖范围广、监测频次高、运行成本低等创新优势。

关键词：无线微波水文气象降雨监测

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GNSS水汽反演层析及其对降雨监测的分析

导航定位学报 2024年第2期12卷 129-138页

作者：崔许睿王苗苗卞桂阳周德福费叔春戴宇航蔡文轩常州工学院计算机信息工程学院江苏常州213032 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

为了进一步研究全球导航卫星系统(GNSS)反演层析的水汽在降雨监测中的应用,以香港地区卫星定位参考站网(SatRef)中18个站点的GNSS观测数据和气象观测数据为基础,采用非差分方式分析网内各站点上空的天顶对流层湿延迟和测站上空的大气可... 详细信息

为了进一步研究全球导航卫星系统(GNSS)反演层析的水汽在降雨监测中的应用,以香港地区卫星定位参考站网(SatRef)中18个站点的GNSS观测数据和气象观测数据为基础,采用非差分方式分析网内各站点上空的天顶对流层湿延迟和测站上空的大气可降水量反演:结合水汽层析技术获得三维分布的大气水汽结构,并分别以大气可降水量和无线电探空站的垂直剖面数据为参考对层析结果进行检核,结果表明,内部平均差异约2 mm,外部差异最大1.7 mm,显示出较好的一致性;以红色警告的一次降雨过程为例,对降雨前后水汽的分布及其变化进行分析。实验结果表明,GNSS反演的区域大气可降水量及空间水汽尤其是低高度层的水汽,在降雨前后变化较为明显,能够更加及时有效地反映降雨前后及降雨过程中水汽的变化和空间移动过程。

关键词：全球导航卫星系统(GNSS)气象学大气可降水量(PWV) 水汽层析降雨监测

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基于雷达图像的降雨监测算法研究

基于雷达图像的降雨监测算法研究

作者：李姝雅大连海事大学

学位级别：硕士

局部强降雨天气通常会引发洪涝灾害,造成生命财产的巨大损失。若能提前探知雨情,则可以为抗灾减灾赢得宝贵时间,因此对局部雨情的实时监测显得格外重要。目前双偏振气象雷达是主要的降雨探测设备,由于地形地貌限制对局部地区降雨无法做... 详细信息

局部强降雨天气通常会引发洪涝灾害,造成生命财产的巨大损失。若能提前探知雨情,则可以为抗灾减灾赢得宝贵时间,因此对局部雨情的实时监测显得格外重要。目前双偏振气象雷达是主要的降雨探测设备,由于地形地貌限制对局部地区降雨无法做到及时准确,船用雷达对降雨具有一定的敏感性且成本较低,因此国内外采用其作为补点测雨设备已进入实施阶段。本文主要研究基于船用雷达回波图像的雨区监测和动态跟踪。具体工作内容如下:(1)船用雷达获取到的雷达回波图像灰度不均匀且图像离散性较强,若直接使用未处理的雷达回波图像监测降雨效果不佳,本文提出了一种基于水平集改进的模型进行图像分割,来进行雨区增强。将原始图像设计为两个带有模糊集的拟合图像,以此逼近强度分布不均匀的真实图像,构建一个包含全局项和拟合项的能量函数,迭代更新能量函数使其最小化,得出图像轮廓,保留图像信息。同时本文通过船用雷达建立了降雨监测数据集,生成雷达图像后通过背景差分法去除近程强回波。所提方法在船用雷达降雨监测数据集上进行的实验结果表明,本文基于水平集改进的模型与传统方法相比,具有更加准确的分割效果,并且成功保留了雨区信息。该方法不仅可以实时监测降雨情况,还便于后续进行降雨预测工作。(2)针对雷达回波外推精度不高的问题,本文提出了基于光流法的雨区运动外推模型。通过将图像分层,逐层求解光流,保证传统光流法对大幅度变换的收敛性,在此基础上添加仿射变换模型,以此来实现目标的旋转、推移、缩放等线性变换。将降水场分解为级联形式,采用自回归过程模拟降水场时间演化进行外推,以此来预测未来时刻的雷达回波图像。本文模型在小雨、中雨与大雨情况下的POD值分别为0.843、0.793与0.833,通过与其他方法的比较分析,证明了本文提出的模型具有更好的预测性能。

关键词：船用雷达图像降雨监测图像分割回波外推

基于水利测雨雷达系统的水文降雨监测数据比对分析

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湖南水利水电 2024年第1期 40-45页

作者：陈春明郑东刘一先宋荷花孔令玫湖南省长沙水文水资源勘测中心湖南长沙410011

水利测雨雷达作为一种抗干扰能力强、扫描范围广、精度高的主动遥感手段,其通过反射率可推算实时降雨量并实现格点化处理,从而得到具有较高精度、大范围、高时空分辨率的实时降水信息,能有效解决传统暴雨监测中站网密度低、数据传输慢... 详细信息

水利测雨雷达作为一种抗干扰能力强、扫描范围广、精度高的主动遥感手段,其通过反射率可推算实时降雨量并实现格点化处理,从而得到具有较高精度、大范围、高时空分辨率的实时降水信息,能有效解决传统暴雨监测中站网密度低、数据传输慢、资料缺乏等问题,提高中小流域洪水预报的精度和时效性。通过对组网后水利测雨雷达系统中的水文降雨监测数据和地面雨量站数据进行比对分析,发现水利测雨雷达系统可以定时、定点、定量精细化获取降雨情况,降雨监测数据与地面站点数据拟合较好,可以为后续中小流域预警预报功能开发和广泛推广应用提供精准的数据支撑。

关键词：水利测雨雷达降雨监测中小流域数据比对分析

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基于降雨监测的群发性滑坡灾害预警技术研究

广州建筑 2022年第4期50卷 29-32页

作者：袁畅宋雁李慧生蓝天助广东省北斗应用与防灾减灾工程技术研究中心深圳518000 深圳市世和安全技术咨询有限公司深圳518000 广西交科集团有限公司南宁530000

降雨极易诱发浅层土质滑坡,降雨入渗后土质边坡会产生湿润锋,边坡会沿着湿润锋形成的“软弱结构面”发生平面滑动。基于Green-Ampt降雨入渗模型,采用计算区域边坡单元体稳定性系数的定量方法进行区域群发性浅层滑坡灾害预警。通过湿润... 详细信息

降雨极易诱发浅层土质滑坡,降雨入渗后土质边坡会产生湿润锋,边坡会沿着湿润锋形成的“软弱结构面”发生平面滑动。基于Green-Ampt降雨入渗模型,采用计算区域边坡单元体稳定性系数的定量方法进行区域群发性浅层滑坡灾害预警。通过湿润锋最大深度与相对雨强、降雨历时的关系,建立了边坡稳定性系数与降雨参数的数学模型,提出了一种基于降雨监测的区域群发性滑坡灾害预警系统设计。系统通过对降雨监测数据实时采集、DEM图边坡单元体自动划分、物理力学参数合理调取,利用预警分析功能,批量计算边坡单元体稳定性系数,实现区域群发性灾害空间范围的分级预警。

关键词：降雨监测区域群发性浅层滑坡稳定性系数预警系统

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山区铁路沿线降雨实时监测网络系统

中国铁路 2004年第4期 65-67页

作者：王良玮中国铁路工程公司西南科学研究院研究员博士生导师成都610031

介绍山区铁路沿线降雨实时监测网络系统的原理和功能;重点描述无线雨量计、工区信息机和中心计算机系统的特点。

关键词：山区铁路沿线监测降雨监测实时监测网络系统无线雨量计远程监控系统系统功能铁路运输工区信息机

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南方某市小流域降雨径流污染监测与控制研究

南方某市小流域降雨径流污染监测与控制研究

作者：陈铁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

区域城市降雨径流污染近年来受到广泛关注,城市小流域由于其城市用地类型多样且复杂等特点,存在径流污染特征研究过程中监测方案系统性不足、有限次天然降雨监测限制准确性、径流污染控制技术针对性不强等问题。本文以南方某市小流域G... 详细信息

区域城市降雨径流污染近年来受到广泛关注,城市小流域由于其城市用地类型多样且复杂等特点,存在径流污染特征研究过程中监测方案系统性不足、有限次天然降雨监测限制准确性、径流污染控制技术针对性不强等问题。本文以南方某市小流域G河为研究对象,通过建立城市小流域降雨径流污染监测方案,实现监测布点优化与关键监测指标识别,分析径流污染特征,并针对性的提出径流污染控制方案;通过建立城市小流域降雨径流污染分析模型,明确区域径流污染对G河的污染负荷,并评估相关的控制技术效能。研究城市小流域降雨径流污染监测方案构建方法。采用图纸分析、现场勘察与GIS水文分析方法优化监测点位,以频度分析法和单因素污染指数法确定监测指标,以径流污染控制措施功能要素确定监测分析内容,完善监测法在城市降雨径流污染监测过程中存在的布点不细化、监测效率较低等不足之处。结果表明:城市小流域降雨径流污染监测方案监测布点应涵盖累积监测、冲刷监测与汇流监测,可利用SWAT模型对用地类型进行本地化的细分;监测指标可通过单因素污染物指数法,优先筛选污染指数大于1.0的污染指标;监测分析内容应涵盖地表污染物累积特征与冲刷特征,应重点分析地表累积规律、污染物形态特征与初期冲刷效应。在南某市G河流域开展了城市小流域径流污染监测方案构建方法的应用研究,将累积监测与冲刷监测的点位细化至工业用地、高密度住宅用地、中密度住宅用地、交通用地、商业用地与公共管理服务用地区域,监测指标确定为TN、TP与氨氮,研究了G河流域地表污染物累积特征与降雨冲刷特征。结果表明:构建的监测方案能简化对城市小流域降雨径流污染研究的监测工作,提高监测效率;G河流域地表污染物累积特征为:高密度住宅用地的地表TN、TP与氨氮含量最高,地表污染物以粒径小于500μm的固体颗粒污染物为主,其污染负荷占比可高达70%以上;降雨冲刷特征为:前峰型与双峰型的降雨事件的初期冲刷效应更为显著,G河流域内不同区域的初雨弃流量为初期5～13 mm降雨量,按G河各城市用地类型面积占比折合的综合初雨弃流量为初期9 mm降雨量。在有限次代表性径流污染监测基础上,研究了城市小流域降雨径流污染SWAT模型的构建方法,分析了G河流域径流污染时空分布特征,并提出了G河流域控制主要污染物质的降雨径流污染控制方案。结果表明:城市小流域降雨径流污染SWAT模型建立关键在于对土地利用数据的城市市用地类型的二期重分类处理与模型城镇数据库的建立,其构建需要对城镇数据库区域地表累积最大灰尘含量、地表灰尘总氮含量、地表灰尘累积半饱和时长与地表灰尘总磷含量这4类参数通过地表污染物累积特征研究进行本地化校正;建立的SWAT模型的ENS大于0.67,R2大于0.77,表明模型可较为准确的预测分析G河流域径流量、TN和TP等污染负荷;针对径流污染物控制,应从管理与工程措施进行控制,包括路面清扫、增设调蓄池等。

关键词：降雨径流污染降雨监测 SWAT模型径流污染控制

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用手机网络信号监测天气状况

生态学报 2006年第9期26卷 3156-3157页

作者：张称意陈德亮董文杰中国气象局国家气候中心气候研究开放实验室北京100081

手机是人们现代日常生活中的基本通讯联络手段之一。用手机网络信号可以来监测天气状况。手机微波通讯专家和气象专家的联合研究发现:数字频段通讯微波返回信号的衰减强烈地受近地面雨滴的大小和分布的影响,数字频段通讯微波返回信号的... 详细信息

手机是人们现代日常生活中的基本通讯联络手段之一。用手机网络信号可以来监测天气状况。手机微波通讯专家和气象专家的联合研究发现:数字频段通讯微波返回信号的衰减强烈地受近地面雨滴的大小和分布的影响,数字频段通讯微波返回信号的衰减可获得地面降水的高空间分辨率即时监测资料。研究表明:利用通讯信号衰减测得的降雨值与传统雨量筒的观测值非常接近,精确度要明显高于雷达观测的结果;并且可以大大弥补传统雨量筒监测的布设站点数量少、空间分辨率低的不足。对强降雨和洪涝的高空间分辨率实时监测,具有重要意义。现在科学工作者已研制出了用手机网络信号监测降雨的专利产品。深信用手机网络信号监测降雨是人类对降水观测的又一次重大技术进步,必将对高空间分辨率的精细降雨预报产生推动作用。

关键词：手机网络信号降雨监测天气状况空间分辨率

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广州市东郊的降水监测及其理化特征

环境科学研究 1991年第5期4卷 50-54页

作者：许炳雄华南环境科学研究所

本文采用1982年至1987年广州市东郊的降水监测资料,初步探讨了该区酸雨污染特征。结果表明:广州市东郊酸雨污染严重,降水酸度逐年上升,雨水中阴阳离子浓度以SO_4^(2-)和NH_4^+最高。不同天气系统酸雨频率不同。

关键词：降雨监测污染酸雨广州