雷达测雨技术在水文上的运用探讨

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　　摘  要：雷达测雨技术是一种主动形式的遥感手段，其可探测大范围瞬时降雨分布，具有较高的空间分辨率、时间分辨率。该文以雷达测雨技术在水文中的运用为入手点，阐述了雷达测雨技术在水文中运用优势。以雷达测雨技术预报精度影响因素为入手点，对雷达测雨技术在水文中的具体运用进行了简单的分析，以期为雷达测雨技术更好地应用于水文学提供一定的借鉴。
　　关键词：雷达测雨技术  水文  时间分辨率
　　中图分类号：P3321    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（a）-0216-02
　　1  雷达测雨技术在水文中运用优势
　　1.1 拓展降雨监测范围
　　雷达测雨技术应用原理决定了其可以不受地理环境的影响，增加降雨检测范围。并准确测量瞬时降雨量。
　　1.2 提高降雨监测精度
　　由于雷达测雨技术在应用过程中可以人造卫星为枢纽，根据不同区域检测需求进行检测方案的合理设置。整体降雨监测精确度较大[1]。
　　1.3 为水文行业发展提供驱动力
　　通过雷达测雨技术在水文行业的应用，可以将不同区域降水过程转化为数据走势，进行全面、准确预报。进一步加强降雨检测真实性，为水文行业发展提供充足支撑。
　　2  影响雷达测雨技术在水文中运用精度因素分析
　　2.1 水文模型及测雨数据分辨率
　　由于径流对雷达测雨时间、空间分辨率的高敏性，水文模型内网格化降雨时间及空间变换、降雨空间变换，均会对雷达测雨技术在水文中运用过程线具有一定影响。而水文模型结构分割方式及测雨数据的不确定性，也导致水文过程线总径流量、洪峰到达时间、洪峰流量间存在较大误差。
　　2.2 流域尺度及子流域划分方法
　　流域尺度及子流域划分方法对雷达测雨水文响应具有一定影响。整体水文系统的复杂性，决定了其研究对象尺度的不确定性。再加上小流域降雨、地表通量独立存在，整体降水径流系统具有高度非线性特征，根据流域尺度变化，其影响径流因素也在变化。这种情况下，同样的降雨输入模拟径流精度就会有较大的差别，进而致使雷达测雨误差增加[2]。
　　2.3 径流模拟误差
　　径流模拟误差主要是由发射率在垂直方向上变化、雷达发射率与雨水强度间关系不确定两个因素导致。径流模拟误差的出现，会直接导致雷达测雨误差。进而导致洪水预报误差及洪水量误差的出现。
　　3  雷达测雨技术在水文中运用措施
　　3.1 优化水文模型及测雨数据分辨率
　　针对水文模型分割方式及测雨数据分辨率对雷达测雨技术应用精度的影响，相关人员首先可以水文模型分辨率与径流间联系为入手点，综合考虑水文模型类型、流域尺度、降雨类型、降雨强度、流域特性等因素，选择恰当的雷达测雨时间分辨率[3]。并利用实验的方式，确定模型分辨率极限尺度，以获得最大雷达测雨精度。
　　其次，为实现地理地域的精确测雨，相关人员可以雷达检测分辨率为入手点，研发雷达空间分辨率提升方式。或者引入先进的天气雷达设备，以保证水文中对雷达测雨地域控制精确度要求的充分满足。
　　最后，在雷达自身空间分辨率提升的背景下，为更加准确地预报降雨走势，相关人员应以雷达自身时间分辨率提升为入手点。在概念性元素模拟模型，或者经验函数关系模型中，对雷达自身时间分辨率进行描述分析。逐步深入探究雷达自身时间模型对流域径流形成的作用，确定雷达测雨技术时间分辨率提升方向。同时适当延长雷达测雨预报时间。如提前暴雨天气预报时间等，以便为区域群众生产生活提供良好的指导。
　　3.2 改进流域尺度及子流域划分方法
　　针对流域尺度及子流域划分方法对雷达测雨径流模拟精度的影响，相关人员可以选择WSD-88D第三阶段降雨数据用SWAT模型。在HRAP（降雨分析格网系统）内，对网格子流域、自然子流域进行比较分析。以确定最佳子流域划分方法[4]。
　　在最佳子流域划分方法确定之后，相关人员可以雷达监测站点选择为入手点，合理布局，设置网格化测雨空间，以平均不同雷达测雨信号强度，降低不同雷达间信号干扰问题对雷达测雨精度的影响。在这个基础上，相关人员可结合以往雷达测雨技术在水文中的应用经验，强化对各检测区测雨数据整理、评估作业。并利用计算机技术，搭建雷达测雨网络平台，以实现雷达测雨数据共享。为不同区域雷达测雨数据的协同管理奠定基础。
　　3.3 完善径流模拟误差处理方案
　　一方面，针对发射率在垂直方向上的变化导致的降雨误差，相关人员可以对发射率在处置方向上的变化进行修正处理。即利用雷达实时扫描技术，利用垂直指向雷达应用实验的方式。从不同距离、不同方向，设置若干个垂直指向雷达的垂直轮廓线。随后对单点垂直轮廓线进行观察测量。而通过对各单点垂直轮廓线观察结果进行分析，可以为整个雷达网垂直发射因子误差修正提供充足的垂直轮廓线。同时考虑到雷达测雨检测回波信号在垂直方向上产生的波动无法根除。因此，为进一步降低雷达测雨误差，相关人员可以雷达仰角降低为入手点，从低仰角测雨数据、高仰角测雨数据两个方面，对不同雷达仰角测雨数据进行类比分析。并汇总相关信息，构建雷达测雨数据检测模型。在雷达测雨数据检测模型内对雷达检测系数进行校正。
　　另一方面，针对雷达发射率与雨水强度间关系不确定导致的雷达测雨误差，相关人员可以利用雷达-雨量计联合估算的方式。综合利用雨量计差值数据、雨量计基础数据及雷达单一测量数据、雷达-雨量计联合插值数据，输入分布式水文模型RORB内。观测上述数据对模拟水文过程线的影响。通过对比分析，可以确定洪峰流量浓密校正值及洪峰到达时间模拟校正值。其中在雷达-雨量计联合插值数据计算时，相关人员可以选择卡尔曼滤波-变分校正法，以一定密度的雨量站网作为雷达实时校正标准，保证雷达测雨数据的精确性。同时对于不同地理气候区域及不同降雨特征水文模块，相关人员可以雷达测雨雷达发射率-雨水强度关系图构建的方式，在图形数据整理分析的基础上，融入雨量统计信息。促使雷达测雨站点、传统测雨站点相互校正，为雷达检测系数校正效果提升提供依据。
　　此外，在水文科学未来发展过程中，水文数据获得精度至关重要。因此，为避免雷达测雨误差、水文模型性能对雷达测雨水文学研究应用的限制，相关人员可以水文预报精度潜力改进作为后续研究方向。在GIS地理信息系统内，寻求不同尺度下合理的水文理论及雷达测雨规律。结合数学高程模型，在雷达测雨与GIS地理信息系统联合模型內引入高分辨率时空变化的降雨输入参数或者其他空间变化的参数，以便更加准确、完善地模拟水文变化过程，为雷达测雨径流模拟尺度误差问题的有效解决提供依据。
　　4  结语
　　综上所述，雷达测雨技术在水文行业的应用，可以进一步加大水文学研究广度、深度，为水文学的进一步发展提供依据。因此，为保证雷达测雨技术的有效应用，相关人员可以影响雷达测雨技术应用精度因素入手，综合分析水文模型及测雨数据分辨率、流域尺度及子流域划分方法、径流模拟误差等因素。制定对应的优化方案，保证雷达测雨技术在水文行业应用优势的充分发挥。
　　参考文献
　　[1] 郭东渠.雷达测雨技术在水文上的应用[J].北京农业，2015（27）：213.
　　[2] 牛睿平，刘筠，王娟，等.利用数据融合算法提高雷达面雨量监测精度[J].水利信息化，2018（1）：30-35.
　　[3] 张奡祺，傅云飞.GPM卫星双频测雨雷达探测降水结构的个例特征分析[J].大气科学，2018，42（1）：33-51.
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