黄龙斐 李淑静

摘要：本文通过SRTM数据作为选址基础数据，计算出以0.5°、1.0°、2.4°为仰角的地面遮挡情况，并得到台站上空1KM、3KM、6KM的等射束高度图及数据，分析阿坝州天气雷达盲区地带适合建设天气雷达的区域，并进行区划，以期为以后天气雷达组网建设提供相关探测环境数据借鉴。

关键词：SRTM数据；天气雷达；探测环境；区划

多年来我州气象灾害、地质灾害频发。随着天气雷达在气象服务中发挥重要作用，对天气雷达建设和组网运行提出了更高的要求[1]。但我州地形复杂，大部分是高原、山地，目前只有一部C波段天气雷达在红原查针梁子，而我州东部、东南部、南部、西南部还未有天气雷达组网，因此，在将来天气雷达组网建设过程中，探测精度、探测能力评估还有待进一步研究。

目前四川省数据探测中心在天气雷达探测环境分析研究及天气雷达净空环境评估算法误差分析中已经对算法及分析有了一个比较成熟、准确的方法，也经过多次实地验证。因此，此次分析能够得到准确的数据支撑，通过分析阿坝州雷达分布、地理位置、红线位置、灾害集中点等进行选址分析及区划[2]。

1    研究背景及问题分析

1.1 研究背景

目前我州正在组网建设X波段天气雷达项目。为了防止和减少气象灾害，做好灾害性天气预报预警，有效减少气象灾害造成的人员伤亡和财产损失，建立和谐社会，保障经济发展，X波段天气雷达建设项目就显得十分迫切和必要，此课题为今后雷达选址提供数据理论支撑。

四川省气象局气象探测数据中心作为我省气象探测重要技术支撑部门，研发了天气雷达净空环境评估软件，本课题正式通过对此软件的实际运用达到研究目的。并在数据截取之前通过今年X波段雷达选址的机会，将软件生成数据与实测数据进行分析对比，得出结论为该软件与实际误差很小，完全可以进行数据研究代替实测，这样不仅可以解决实测中遇到的天气、地形等因素的干扰，还大大节约成本，方便探测环境的应用与研究。

1.2 主要存在问题

天气雷达环境评估软件虽然经过多次验证，误差很小，但是根据实际工作情况，用设备测量后发现，还应考虑到交通、水电、电磁环境、生态红线区域等因素，再通过此课题得到的区划图来综合分析，才能得出最优选择。

1.3 制定原则

为了便于探测环境评估工作，需要将探测环境评估作出一个清楚的等级区划（Ⅰ类、Ⅱ类），以方便工作中提供的数据更加直观。为达到以上目的，在区域划分等级时，需要做到以下几点：

（1）Ⅰ类区域。理论上的最优区域，优先考虑能够辐射全县（市）的位置。如果条件允许，此类区域将是探测环境最优区域，可以结合实际情况，例如道路交通、水电网、电磁环境等因素来选择最优地址。

（2）Ⅱ类区域。符合目前实际情况的区域。考虑到雷达组网建设正在开展，并不是所有探测环境都是理论上的最优选择，而是优先考虑符合当地气象服务需求的区域。本课题Ⅱ类区域有如下划分条件：一是考虑供电、交通、通信、用地等基础设施，后期日常维护便利；二是以县城为中心的15公里左右的圆形区域内；三是能监测到县城和灾害易发点；四是离附近村庄或道路不超过3公里。

2    数据提取及分析

2.1 资料

本文采用的资料有：基于高程计算机测算分析（RTM-90m）预设分析参数的阿坝州所有县（市）的水经注高程数据（高程坐：WGS-84），Ⅰ类、Ⅱ类区域的最大遮蔽角、等射束高度、固定仰角遮挡，Ⅰ类区域县市等射束高度图，Ⅱ类区域县市等射束高度图。

2.2 数据提取与规范

SRTM数据选自国外（NASA）和国家测绘局（NIMA），发布时间为2003年，其水平分辨率为90 m×90 m，其标称高程精度在16 m，SRTM数据每个点由3个SRTM1原数据点平均得到。数据通过航天飞机利用机载雷达测量而得，反映了地球表面海拔情况，处理过程中选择四川省阿坝州为分析对象，截取了30°～34°N、100°～104°ESRTM数据，得到90 m*90 m分辨率的数据集[3]。

本文通过分析数据得到Ⅰ类区域县市区划图，Ⅱ类区域县市区划图。天气雷达的站址选择是一项十分重要的工作，拟建站点综合条件的优劣直接关系到天气雷达整体效益的发挥。必须严格按照规定，从净空条件、电磁环境、重大災害性天气系统和主要影响区域出发，对通信、供电、道路、用水、避雷等建设条件，以及建成后运行维护、维持条件因素进行综合考虑。此外为了节约建设成本、缩短建设周期，还要充分考虑现有基础设施的作用。

因此在具体运用过程中，Ⅰ类区域、Ⅱ类区域都应该参照以上原则进行选址。

3    方法与分析

本文主要采用信度分析、图表分析、区域划分的方法，将每个县市的切片图进行分析、区划[4]。

3.1 信度分析

首先，通过松潘县X波段选址报告中实测最大遮蔽仰角和软件生成最大遮蔽仰角进行信度分析如表1。

信度分析用于研究定量数据的可靠准确性：

第一，分析α系数，如果此值高于0.8，则说明信度高；如果此值介于0.7～0.8之间，则说明信度较好；如果此值介于0.6～0.7，则说明信度可接受；如果此值小于0.6，说明信度不佳。

第二，如果CITC值低于0.3，可考虑将该项进行删除。

第三，如果“项已删除的α系数”值明显高于α系数，此时可考虑将该项删除后重新分析。

第四，对分析进行总结。

从表1可知：信度系数值为0.662，大于0.6，因而说明研究数据信度质量可以接受。针对“CITC值”，分析项的CITC值均大于0.4，说明分析项之间具有良好的相关关系，同时也说明信度水平良好。综上所述，研究数据信度系数值高于0.6，综合说明数据信度质量可以接受。

3.2 图表分析

通过上述信度分析可以得到天气雷达净空环境评估软件是可靠的，可用于研究分析，所以我们将阿坝州13个县（市）作为单位，逐个分析（其中因红原县已有C波段天气雷达故不在研究范围内，可作为今后组网拼图参考）。

（一）阿坝县

Ⅰ类区域。首先我们通过阿坝县东南西北四个方向上的高程数据选取海拔理论相对最高點进行选点，同时通过高程数据和地形图分析[5]，找到阿坝县地形特点，分析出Ⅰ类区域。

第一步，四个方向的最大遮蔽角图、等射束高度图、固定仰角遮挡分析图以东部为例，如图1所示。

第二步，四个方向在水经注上的1KM等射束高度图以东部为例，如图2所示。

第三步，通过上述图形结合可以分析出地形图、高程数据图分析得出如下结论：

阿坝县总体海报偏高，处于高原地区，东西南北四个方向的理论高点都能满足等射束高度辐射阿坝全县，整体可选取的范围较大。效果最好的是北、东、南三个方向，将三个方向参考点的经纬度输入水经注软件，以此参考点为中心，到阿坝县几何中心点为半径得到的区域即是此方向的Ⅰ类区域，我们在实际运用中先导入高程数据，然后导入区域数据，结合起来选取理论最优点。

Ⅰ区域是理论区域，是作为最优点选取的参考区域。接下来我们分析Ⅱ类区域。

第一步，四个方向的最大遮蔽角图、等射束高度图、固定仰角遮挡分析图，以南部为例，如图3所示。

第二步，四个方向在水经注上的1KM等射束高度图，以南部为例，如图4所示。

第三步，通过上述图形结合可以分析出地形图、高程数据图分析得出如下结论：

Ⅱ类区域重点从净空条件、电磁环境、重大灾害性天气系统来路和主要影响区域等条件，以及通信、供电、道路、用水、避雷等建设条件和所需投资成本、建成后运行维护条件和经费等因素进行综合考虑，通过上述图标可以看到，Ⅱ类南方为最优参考点。

4    数据整编

以上研究是以阿坝县为例，除红原县以外其他十二个县（市）均采用此方法进行分析和区划，这里就不再进行阐述，最后以县（市）为单位，整理出各个县市的高程数据和区划数据（其中高程数据分别有DEM和DWG格式，区划数据为SHP格式）以及各个县（市）分析数据（图片PNG格式，数据XLS格式）。在未来评估天气雷达探测环境和为天气雷达组网建设时，首先通过分析的数据判断哪个区域的点位优先考虑；然后将这些数据在水经注等地图软件中导入即可分析数据，选取最优点位。通过今年X波段的天气雷达选址中我们可以看到，汶川初选点和松潘初选点分别是属于汶川Ⅱ类北方区域和松潘Ⅰ类北方区域，两个地方的选址都是综合考虑本地实际情况选取的最优点位。在将来升级X波段或者其他县（市）组网建设天气雷达中，本课题研究的方法可大量用于天气雷达探测环境评估和天气雷达选址等运用中，有很大的使用价值。

5    结语

综上所述，采用本课题研究得出的方法和数据，得出最优参考点，再将此点经纬度方向带入天气雷达环境评估软件，可以得出最大遮蔽角图、等射束高度图、固定仰角遮挡分析图，作为选点的测量数据。这样大大减少了人力和物力，方便了天气雷达探测环境的评估，最终达到评估天气雷达探测环境和为天气雷达组网建设提供数据支撑的目的。同时，有利于我州天气雷达环境评估，对进一步做好各类气象探测工作具有重要意义。

参考文献

[1] 景号然，谢晓琳，郑伟，等.基于SRTM数据的天气雷达探测环境分析研究[J].气象，2019，45（6）：871-876.

[2] 周嘉健，徐黄飞，邹庆彪，等.基于SRTM地形数据天气雷达地形遮挡分析系统开发及应用[J].热带气象学报，2021，37（2）：10.

[3] 景号然，郑伟，刘宗庆，等.基于SRTM天气雷达净空环境评估算法误差分析[J].气象，2020，46（2）：5.

[4] 王曙东，裴翀，郭志梅，等.基于SRTM的中国新一代天气雷达覆盖和地形遮挡评估[J].气候与环境研究，16（4）.

[5] 李明凤，闵超，张阿思，等.基于SRTM数据的广东新一代天气雷达覆盖研究[J].地球信息科学学报，2018，20（8）：8.