李杰

摘? 要：雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)是一種主動(dòng)形式的遙感手段，其可探測(cè)大范圍瞬時(shí)降雨分布，具有較高的空間分辨率、時(shí)間分辨率。該文以雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中的運(yùn)用為入手點(diǎn)，闡述了雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中運(yùn)用優(yōu)勢(shì)。以雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)預(yù)報(bào)精度影響因素為入手點(diǎn)，對(duì)雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中的具體運(yùn)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，以期為雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)更好地應(yīng)用于水文學(xué)提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)? 水文? 時(shí)間分辨率

中圖分類號(hào)：P3321 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）08（a）-0216-02

1? 雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中運(yùn)用優(yōu)勢(shì)

1.1 拓展降雨監(jiān)測(cè)范圍

雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)應(yīng)用原理決定了其可以不受地理環(huán)境的影響，增加降雨檢測(cè)范圍。并準(zhǔn)確測(cè)量瞬時(shí)降雨量。

1.2 提高降雨監(jiān)測(cè)精度

由于雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在應(yīng)用過程中可以人造衛(wèi)星為樞紐，根據(jù)不同區(qū)域檢測(cè)需求進(jìn)行檢測(cè)方案的合理設(shè)置。整體降雨監(jiān)測(cè)精確度較大[1]。

1.3 為水文行業(yè)發(fā)展提供驅(qū)動(dòng)力

通過雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文行業(yè)的應(yīng)用，可以將不同區(qū)域降水過程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)走勢(shì)，進(jìn)行全面、準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。進(jìn)一步加強(qiáng)降雨檢測(cè)真實(shí)性，為水文行業(yè)發(fā)展提供充足支撐。

2? 影響雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中運(yùn)用精度因素分析

2.1 水文模型及測(cè)雨數(shù)據(jù)分辨率

由于徑流對(duì)雷達(dá)測(cè)雨時(shí)間、空間分辨率的高敏性，水文模型內(nèi)網(wǎng)格化降雨時(shí)間及空間變換、降雨空間變換，均會(huì)對(duì)雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中運(yùn)用過程線具有一定影響。而水文模型結(jié)構(gòu)分割方式及測(cè)雨數(shù)據(jù)的不確定性，也導(dǎo)致水文過程線總徑流量、洪峰到達(dá)時(shí)間、洪峰流量間存在較大誤差。

2.2 流域尺度及子流域劃分方法

流域尺度及子流域劃分方法對(duì)雷達(dá)測(cè)雨水文響應(yīng)具有一定影響。整體水文系統(tǒng)的復(fù)雜性，決定了其研究對(duì)象尺度的不確定性。再加上小流域降雨、地表通量獨(dú)立存在，整體降水徑流系統(tǒng)具有高度非線性特征，根據(jù)流域尺度變化，其影響徑流因素也在變化。這種情況下，同樣的降雨輸入模擬徑流精度就會(huì)有較大的差別，進(jìn)而致使雷達(dá)測(cè)雨誤差增加[2]。

2.3 徑流模擬誤差

徑流模擬誤差主要是由發(fā)射率在垂直方向上變化、雷達(dá)發(fā)射率與雨水強(qiáng)度間關(guān)系不確定兩個(gè)因素導(dǎo)致。徑流模擬誤差的出現(xiàn)，會(huì)直接導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)雨誤差。進(jìn)而導(dǎo)致洪水預(yù)報(bào)誤差及洪水量誤差的出現(xiàn)。

3? 雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中運(yùn)用措施

3.1 優(yōu)化水文模型及測(cè)雨數(shù)據(jù)分辨率

針對(duì)水文模型分割方式及測(cè)雨數(shù)據(jù)分辨率對(duì)雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)應(yīng)用精度的影響，相關(guān)人員首先可以水文模型分辨率與徑流間聯(lián)系為入手點(diǎn)，綜合考慮水文模型類型、流域尺度、降雨類型、降雨強(qiáng)度、流域特性等因素，選擇恰當(dāng)?shù)睦走_(dá)測(cè)雨時(shí)間分辨率[3]。并利用實(shí)驗(yàn)的方式，確定模型分辨率極限尺度，以獲得最大雷達(dá)測(cè)雨精度。

其次，為實(shí)現(xiàn)地理地域的精確測(cè)雨，相關(guān)人員可以雷達(dá)檢測(cè)分辨率為入手點(diǎn)，研發(fā)雷達(dá)空間分辨率提升方式?；蛘咭胂冗M(jìn)的天氣雷達(dá)設(shè)備，以保證水文中對(duì)雷達(dá)測(cè)雨地域控制精確度要求的充分滿足。

最后，在雷達(dá)自身空間分辨率提升的背景下，為更加準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)降雨走勢(shì)，相關(guān)人員應(yīng)以雷達(dá)自身時(shí)間分辨率提升為入手點(diǎn)。在概念性元素模擬模型，或者經(jīng)驗(yàn)函數(shù)關(guān)系模型中，對(duì)雷達(dá)自身時(shí)間分辨率進(jìn)行描述分析。逐步深入探究雷達(dá)自身時(shí)間模型對(duì)流域徑流形成的作用，確定雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)時(shí)間分辨率提升方向。同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)雷達(dá)測(cè)雨預(yù)報(bào)時(shí)間。如提前暴雨天氣預(yù)報(bào)時(shí)間等，以便為區(qū)域群眾生產(chǎn)生活提供良好的指導(dǎo)。

3.2 改進(jìn)流域尺度及子流域劃分方法

針對(duì)流域尺度及子流域劃分方法對(duì)雷達(dá)測(cè)雨徑流模擬精度的影響，相關(guān)人員可以選擇WSD-88D第三階段降雨數(shù)據(jù)用SWAT模型。在HRAP（降雨分析格網(wǎng)系統(tǒng)）內(nèi)，對(duì)網(wǎng)格子流域、自然子流域進(jìn)行比較分析。以確定最佳子流域劃分方法[4]。

在最佳子流域劃分方法確定之后，相關(guān)人員可以雷達(dá)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)選擇為入手點(diǎn)，合理布局，設(shè)置網(wǎng)格化測(cè)雨空間，以平均不同雷達(dá)測(cè)雨信號(hào)強(qiáng)度，降低不同雷達(dá)間信號(hào)干擾問題對(duì)雷達(dá)測(cè)雨精度的影響。在這個(gè)基礎(chǔ)上，相關(guān)人員可結(jié)合以往雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)各檢測(cè)區(qū)測(cè)雨數(shù)據(jù)整理、評(píng)估作業(yè)。并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，搭建雷達(dá)測(cè)雨網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)測(cè)雨數(shù)據(jù)共享。為不同區(qū)域雷達(dá)測(cè)雨數(shù)據(jù)的協(xié)同管理奠定基礎(chǔ)。

3.3 完善徑流模擬誤差處理方案

一方面，針對(duì)發(fā)射率在垂直方向上的變化導(dǎo)致的降雨誤差，相關(guān)人員可以對(duì)發(fā)射率在處置方向上的變化進(jìn)行修正處理。即利用雷達(dá)實(shí)時(shí)掃描技術(shù)，利用垂直指向雷達(dá)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的方式。從不同距離、不同方向，設(shè)置若干個(gè)垂直指向雷達(dá)的垂直輪廓線。隨后對(duì)單點(diǎn)垂直輪廓線進(jìn)行觀察測(cè)量。而通過對(duì)各單點(diǎn)垂直輪廓線觀察結(jié)果進(jìn)行分析，可以為整個(gè)雷達(dá)網(wǎng)垂直發(fā)射因子誤差修正提供充足的垂直輪廓線。同時(shí)考慮到雷達(dá)測(cè)雨檢測(cè)回波信號(hào)在垂直方向上產(chǎn)生的波動(dòng)無法根除。因此，為進(jìn)一步降低雷達(dá)測(cè)雨誤差，相關(guān)人員可以雷達(dá)仰角降低為入手點(diǎn)，從低仰角測(cè)雨數(shù)據(jù)、高仰角測(cè)雨數(shù)據(jù)兩個(gè)方面，對(duì)不同雷達(dá)仰角測(cè)雨數(shù)據(jù)進(jìn)行類比分析。并匯總相關(guān)信息，構(gòu)建雷達(dá)測(cè)雨數(shù)據(jù)檢測(cè)模型。在雷達(dá)測(cè)雨數(shù)據(jù)檢測(cè)模型內(nèi)對(duì)雷達(dá)檢測(cè)系數(shù)進(jìn)行校正。

另一方面，針對(duì)雷達(dá)發(fā)射率與雨水強(qiáng)度間關(guān)系不確定導(dǎo)致的雷達(dá)測(cè)雨誤差，相關(guān)人員可以利用雷達(dá)-雨量計(jì)聯(lián)合估算的方式。綜合利用雨量計(jì)差值數(shù)據(jù)、雨量計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及雷達(dá)單一測(cè)量數(shù)據(jù)、雷達(dá)-雨量計(jì)聯(lián)合插值數(shù)據(jù)，輸入分布式水文模型RORB內(nèi)。觀測(cè)上述數(shù)據(jù)對(duì)模擬水文過程線的影響。通過對(duì)比分析，可以確定洪峰流量濃密校正值及洪峰到達(dá)時(shí)間模擬校正值。其中在雷達(dá)-雨量計(jì)聯(lián)合插值數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，相關(guān)人員可以選擇卡爾曼濾波-變分校正法，以一定密度的雨量站網(wǎng)作為雷達(dá)實(shí)時(shí)校正標(biāo)準(zhǔn)，保證雷達(dá)測(cè)雨數(shù)據(jù)的精確性。同時(shí)對(duì)于不同地理氣候區(qū)域及不同降雨特征水文模塊，相關(guān)人員可以雷達(dá)測(cè)雨雷達(dá)發(fā)射率-雨水強(qiáng)度關(guān)系圖構(gòu)建的方式，在圖形數(shù)據(jù)整理分析的基礎(chǔ)上，融入雨量統(tǒng)計(jì)信息。促使雷達(dá)測(cè)雨站點(diǎn)、傳統(tǒng)測(cè)雨站點(diǎn)相互校正，為雷達(dá)檢測(cè)系數(shù)校正效果提升提供依據(jù)。

此外，在水文科學(xué)未來發(fā)展過程中，水文數(shù)據(jù)獲得精度至關(guān)重要。因此，為避免雷達(dá)測(cè)雨誤差、水文模型性能對(duì)雷達(dá)測(cè)雨水文學(xué)研究應(yīng)用的限制，相關(guān)人員可以水文預(yù)報(bào)精度潛力改進(jìn)作為后續(xù)研究方向。在GIS地理信息系統(tǒng)內(nèi)，尋求不同尺度下合理的水文理論及雷達(dá)測(cè)雨規(guī)律。結(jié)合數(shù)學(xué)高程模型，在雷達(dá)測(cè)雨與GIS地理信息系統(tǒng)聯(lián)合模型內(nèi)引入高分辨率時(shí)空變化的降雨輸入?yún)?shù)或者其他空間變化的參數(shù)，以便更加準(zhǔn)確、完善地模擬水文變化過程，為雷達(dá)測(cè)雨徑流模擬尺度誤差問題的有效解決提供依據(jù)。

4? 結(jié)語

綜上所述，雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文行業(yè)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步加大水文學(xué)研究廣度、深度，為水文學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供依據(jù)。因此，為保證雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)的有效應(yīng)用，相關(guān)人員可以影響雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)應(yīng)用精度因素入手，綜合分析水文模型及測(cè)雨數(shù)據(jù)分辨率、流域尺度及子流域劃分方法、徑流模擬誤差等因素。制定對(duì)應(yīng)的優(yōu)化方案，保證雷達(dá)測(cè)雨技術(shù)在水文行業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮。

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