基于多雷达产品的市县级人工防雹作业指挥系统

曹景一

摘 要：天气雷达主要应用于影响天气作业，尤其在人工防雹作业指挥中应用最为广泛，其用途涉及探测和指挥两个方面。然而，受天气雷达探测产品的差异性，加之探测方法的不同，在人工防雹作业指挥过程中，很难体现出突出的效果。当下，我国各市县级均陆续开展人工防雹业务，为保障人工防雹作业有序进行，在下文中，我们将对多雷达产品成功应用到人工防雹作业指挥系统中的案例进行分析，以供其他各市县参考。

关键词：天气雷达；人工防雹作业；指挥系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.219

若要保障人工防雹作业指挥顺利进行，首先必须对冰雹云进行深入分析。冰雹是由普通雷雨云在迅速发展的过程中，在上升气流与下降气流，以及云内水汽的共同作用下形成，而产生冰雹的云便是冰雹云。冰雹云有水平和垂直结构，处于漂浮的运动状态。而要深入掌握冰雹云的形态特点，必须借助天气雷达，天气雷达在人工防雹作业指挥中扮演探测和指挥的重要角色，并且天气雷达结合市、县观测网观测冰雹云的形态特点恰到好处。

1 传统作业指挥系统的弊端

由于当下雷达产品众多，其探测效果有所差异，比如常规X波段数字化天气雷达，据作业经验可知，该雷达即便在人工防雹作业指挥方面具有一定程度上的优越性，但受自身条件的制约，仅显示反射率场的分布情况，使其探测效果大打折扣。为规避常规X波段数字化天气雷达仅显示反射率场的分布情况的弊端，部分市县引进了多普勒天气雷达，似乎解决了常规X波段数字化天气雷达无法解决的问题，甚至可充分体现云体流畅的结构特点，但在具体操作中，其弊端显而易见。多普勒天气雷达的体扫仰角太少（14个），而且在探测冰雹云的垂直结构时，其分辨率低，给作业指挥带来极大不便。令人惊奇的是，多普勒天气雷达虽然规避了常规X波段数字化天气雷达仅显示反射率场的分布情况的弊端，但常规X波段数字化天气雷达通过垂直剖面探测，却可规避多普勒天气雷达无法清晰探测冰雹云垂直结构的弊端，如此看来，二者孰优孰略，目前无法做出准备判断。通过以上分析我们发现，两类雷达各有利弊，若将二者联合，方可完全掌握冰雹云的形态特点。另外，同时参考多普勒雷达探测资料和常规X波段数字化天气雷达探测资料，可在海拔落差大，且有地物遮挡的情况下，成功地冰雹云进行探测。

2 市县级人工防雹作业指挥系统

2.1 雷达资料实时下载子系统与多雷达人影作业指挥子系统

雷达资料实时下载子系统为多雷达人影作业指挥子系统提供服务。在ftp技术作用下，按照用户要求，下载远程雷达的探测结果，即基数据（产品），并将所下载的内容及时输入计算机内，便于在后续流程中进行处理和使用。在后续流程中，多雷达人影作业指挥子系统发挥作用，最终完成资料显示及产品管理。在资料显示方面，通过多雷达人影作业指挥子系统，可显示人影作业点参数、地理信息、闪电资料，还可显示数据质量的调控、数据格式的转化；在产品管理方面，多雷达人影作业指挥子系统可完成对多雷达及多产品的管理。另外，人影作业指挥也需要多雷达人影作业指挥子系统实现。

然而，某一种雷达的数据，一般会对应相应的存储格式，当雷达种类众多时，在数据处理和显示问题上具有诸多不便之处。另外，某一种雷达，其探测方法与另一种雷达有所差异，比如，在实际业务中，采用多普勒雷达进行探测，但多普勒雷达的探测方法为体扫法，其探测方法较为单一，相比之下，X波段雷达的探测方式较为多样化，概括而言，主要有以下三种：（1）PPI；（2）RHI；（3）CAPPI。在本次调查中，我们发现，某些市县采用“市县级人工防雹作业指挥系统”，该系统可充分处理所有雷达所反馈回的基数据。“市县级人工防雹作业指挥系统”的作用原理如下：将极坐标下各种格式的基数据，转化为直角坐标下的统一格式，仅依靠数据文件的信息头达到辨识各种雷达及其产品的基数据的目的。

2.2 宽带网空域请令子系统与人影业务报表管理及统计子系统

宽带网空域请令子系统服务于作业请令与作业时限。对于作业请令，宽带网空域请令子系统完成其播报功能；而对于作业时限，宽带网空域请令子系统完成其报警功能。在市县作业空域请令方面，宽带网空域请令子系统基于实施通信及数据库，并在多媒体技术的辅助下完成空域请令。

宽带网空域请令子系统为人影业务报表管理及统计子系统提供服务，完成作业信息统计查询以及所有报表的生成。

3 市县级人工防雹作业指挥系统开发

3.1 市县级人工防雹作业指挥系统设计程序语言

在市县级人工防雹作业指挥系统中应用VB语言及VC语言的目，主要体现在两个方面：（1）吸收全新技术和算法，为人工影响天气及气象雷达服务。（2）便于实际应用。VB语言作用于数据库和指挥互交界面，VC语言作用于图形图像处理。

3.2 多媒体、通信、GIS 等相关技术

远程雷达的探测数据下载依靠ftp 通信技术；雷达基数据坐标转化依靠MFC 图形处理技术，同时，数据质量控制以及二次产品的计算和显示，也可依靠MFC 图形处理技术完成。作业指挥信息通过数据库进行管理；作业请令与作业时限可通过多媒体语音技术完成。GIS 技术主要起定位作用，另外还可测量经纬度。通过GIS测量，确保系统准确获知雷达回波的经纬度。

4 结束语

市县级人工防雹作业指挥系统通过最新多媒体技术，并在通信技术、图形图像处理技术的辅助下建立而成，可促使本地雷达联合远程雷达，从而提升雷达探测质量，另外，还可进一步完善作业指挥流程。在该系统内部，多普勒雷达具有预报回波变化情况的优点，而X波段可成功完成人工防雹实时指挥。总之，二者联合为我国的人工防雹作业指挥带来了全新思维，使其探测结果更准确，更具有研究价值。

参考文献：

[1]赵斌，杨斌，计沫，李靖贤，崔喜龙，韩桂娥.蔚县烟叶人工防雹工作探讨[J].现代农业科技，2015（05）.

[2]支竣，陈春艳，毛炜峄.新疆喀什西部新一代天气雷达产品的冰雹预警指标研究[J].冰川冻土，2014（01）.

[3]纳丽佳，朱睿，姜莹.市县级人影指挥系统设计与实现[J].电子技术与软件工程，2013（21）.

[4]刘志，祁红彦，陈章，宋智.基于雷达产品的人工增雨作业指令实时计算软件[J].气象科技，2013（03）.

[5]赵姝慧，秦鑫，李帅彬，董博.新一代天气雷达常用产品在我国人工影响天气工作中的应用[J].地球科学进展，2012（06）.