图形图像技术在雷达图处理中的应用研究

焦飞　黄天文

摘要：以开发肇庆市强对流天气分区监测预警系统为背景，探讨了图形图像技术在雷达图处理中的应用问题。首先提取指定强度的雷达回波，然后绘制肇庆地图，再通过坐标变换和等比例缩放把两张图叠加。最后，利用改进的弧长法判断点是否在多边形内部的方法，实现了计算机自动识别雷达回波图中的回波，判断雷达回波关注点影响的区域，提高了监测和预警肇庆市各地区出现的强对流天气的工作效率。

关键词：雷达回波图；图像过滤；弧长法；坐标变换；图形图像技术

1.背景

近年来，随着计算机技术在各个领域的广泛应用，基于气象业务的预警系统开发日益受到重视。人工智能应用于软件开发，让计算机能够更聪明地为人类服务，减轻工作负担，提高工作效率。因此，为加强肇庆地区强对流天气的监测、预警能力，开发了肇庆市强对流天气分区预警系统（以下简称预警系统）。首先，对多普勒天气雷达生成的雷达产品图像（以下简称雷达图）进行处理，提取雷达图中指定强度的回波，通过图像过滤，将雷达图中的弱回波、杂波信息滤除，并根据RGB颜色相似度过滤掉经、纬度、地理名称和区域边界线等非雷达回波信息；然后，采用计算机作图技术，绘制肇庆市各分镇地图，把得到的若干多边形组成的分镇地图和经过处理的雷达图叠加合并；最后获取雷达图中的关注点，利用判断点是否在多边形内部的方法，判断强对流天气影响区域并发出预警，从而达到监测和预警的目的。开发的预警系统为预报员提供了一个直观、方便、快捷的监测和预警工具。

2.图像处理技术的应用

一般情况下，一种类型的雷达图片资料，具有相同大小、相同格式这些基本信息，所以针对一张雷达图进行处理，对算法模块化，后面就可處理批量的雷达图像。雷达回波图的回波强度由小到大（10-70dBz）分成不同等级，从不同颜色回波可以判断降雨强度，雨区范围、未来降雨强度和移动。dBZ是表示雷达回波强度的一个物理量，可用来估算降雨和降雪强度及预测诸如冰雹、大风等灾害性天气出现的可能性。一般地说，它的值越大，回波强度也越强。当它的值大于或等于40dBZ时，出现雷雨天气的可能性较大；当它的值大于或等于45dBZ时，出现暴雨、冰雹、大风等强对流天气的可能性较大。为预报强对流天气，预报员首先要观察强回波分布图，可以通过预警系统选取过滤等级，把指定级别的弱回波过滤掉，提取强回波，显示在系统窗口。如图1（a）所示，系统打开的是某一时间的雷达回波原始图。