本發(fā)明涉及人工防雹作業(yè)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在人工防雹作業(yè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的方法主要依賴于新一代天氣雷達(dá)所提供的雷達(dá)反射率和垂直積分液態(tài)含水量等指標(biāo)來識(shí)別冰雹。這些指標(biāo)雖然能夠提供有關(guān)云體內(nèi)液態(tài)水含量和反射強(qiáng)度的信息，但對(duì)于云內(nèi)冰雹相關(guān)的微物理特征描述不足，特別是在冰雹形成初期階段的識(shí)別能力有限。

2、例如，vil閾值及其躍增現(xiàn)象可以用來指示冰雹可能形成的區(qū)域，但這些方法往往只能在冰雹已經(jīng)形成或即將形成時(shí)才能提供有效信號(hào)，錯(cuò)過了人工干預(yù)的最佳時(shí)機(jī)。

3、近年來，隨著雙偏振雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，研究人員開始探索利用雙偏振雷達(dá)參量來改進(jìn)冰雹識(shí)別方法。這些研究主要集中在冰雹形成之后的識(shí)別，通常采用基于模糊邏輯的方法或其他算法來分析雷達(dá)回波中的多種參數(shù)，如水平反射率因子、差分反射率、相關(guān)系數(shù)等，以識(shí)別冰雹的存在。盡管這些方法在冰雹識(shí)別方面取得了顯著進(jìn)步，但它們主要關(guān)注的是已經(jīng)形成的冰雹，而不是冰雹形成之前的胚胎階段或冰雹濕增長階段。

4、傳統(tǒng)的冰雹識(shí)別指標(biāo)僅能標(biāo)識(shí)冰雹已經(jīng)形成的區(qū)域，無法有效識(shí)別冰雹胚胎形成區(qū)，即云體中尚未形成冰雹但具備冰雹形成潛力的區(qū)域。同時(shí)，冰雹從較小的冰核成長為較大的冰雹過程中，存在一個(gè)關(guān)鍵的濕增長階段，這個(gè)階段對(duì)于冰雹的最終大小至關(guān)重要，但現(xiàn)有技術(shù)未能明確標(biāo)識(shí)這一區(qū)域，導(dǎo)致無法在此階段進(jìn)行有效的人工干預(yù)。

5、此外，傳統(tǒng)的防雹作業(yè)方法通常依賴單一的數(shù)據(jù)來源，如雷達(dá)數(shù)據(jù)或天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，缺乏將天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、人工防雹保護(hù)區(qū)信息和人工防雹作業(yè)點(diǎn)信息等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的能力。這導(dǎo)致作業(yè)區(qū)的識(shí)別不夠準(zhǔn)確，也無法充分考慮到作業(yè)的實(shí)際可行性和針對(duì)性。

6、且在確定關(guān)鍵溫度層(如0℃、-10℃和-20℃層)對(duì)應(yīng)的海拔高度時(shí)，通常采用較為粗略的方法，缺乏精確的溫度層定位能力。這使得對(duì)冰雹形成條件的認(rèn)識(shí)不夠準(zhǔn)確，降低了作業(yè)的有效性。

7、因此，如何設(shè)計(jì)一種人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別方法，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)在綜合信息分析、溫度層定位、雷達(dá)參數(shù)分析能力和三維空間分析等方面所存在的不足，提高作業(yè)的準(zhǔn)確性和有效性是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別方法，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、人工防雹保護(hù)區(qū)信息和人工防雹作業(yè)點(diǎn)信息，利用差值算法計(jì)算特定溫度層對(duì)應(yīng)的海拔高度，并結(jié)合雙偏振雷達(dá)參量進(jìn)行人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別方法，包括以下步驟：

4、s1、基于相關(guān)信息確定初始人工防雹作業(yè)區(qū)；所述相關(guān)信息包括：天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、人工防雹保護(hù)區(qū)信息和人工防雹作業(yè)點(diǎn)信息；

5、s2、對(duì)初始人工防雹作業(yè)區(qū)進(jìn)行預(yù)設(shè)分辨率下的格點(diǎn)劃分，并根據(jù)氣象探空秒級(jí)數(shù)據(jù)，利用差值算法分別計(jì)算每個(gè)格點(diǎn)上空0℃、-10℃和-20℃對(duì)應(yīng)的海拔高度，構(gòu)建0℃層、-10℃層和-20℃層；

6、s3、結(jié)合不同雷達(dá)掃描仰角下的雙偏振雷達(dá)參量，進(jìn)行人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別；所述人工防雹作業(yè)區(qū)包括：強(qiáng)上升氣流區(qū)、冰雹胚胎形成區(qū)和冰雹濕增長區(qū)；其中，冰雹胚胎形成區(qū)包括：凍滴類型雹胚區(qū)和霰類型雹胚區(qū)。

7、優(yōu)選的，所述s1中，基于相關(guān)信息確定初始人工防雹作業(yè)區(qū)，包括：

8、基于天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)定義在時(shí)間t和位置(x,y)的冰雹發(fā)生概率為p(t,x,y)；基于人工防雹保護(hù)區(qū)信息定義在位置(x,y)的歷史冰雹災(zāi)害日數(shù)或次數(shù)記錄為h(x,y)；基于人工防雹保護(hù)區(qū)信息定義在位置(x,y)的人工防雹保護(hù)經(jīng)濟(jì)作物需求等級(jí)為s(x,y)；基于人工防雹作業(yè)點(diǎn)信息定義在位置(x,y)的交通可達(dá)性t(x,y)，其中，t(x,y)＝e-αd，d表示與最近交通基礎(chǔ)設(shè)施的距離，α表示距離增加時(shí)交通可達(dá)性的下降速度；

9、通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型r(t,x,y)確定初始人工防雹作業(yè)區(qū)；其中，r(t,x,y)＝β1p(t,x,y)+β2h(x,y)+β3s(x,y)+β4t(x,y)，β1、β2、β3和β4為權(quán)重系數(shù)。

10、優(yōu)選的，所述s2中，利用差值算法分別計(jì)算每個(gè)格點(diǎn)上空0℃、-10℃和-20℃對(duì)應(yīng)的海拔高度，包括：

11、對(duì)于每個(gè)格點(diǎn)，根據(jù)氣象探空秒級(jí)數(shù)據(jù)中兩個(gè)最接近目標(biāo)溫度t的高度點(diǎn)z1和z2及其對(duì)應(yīng)的溫度t1和t2，使用插值算法計(jì)算目標(biāo)溫度t對(duì)應(yīng)的高度z；

12、

13、通過所述插值算法計(jì)算每個(gè)格點(diǎn)上空0℃、-10℃和-20℃對(duì)應(yīng)的海拔高度z0、z-10和z-20。

14、優(yōu)選的，所述s3中，強(qiáng)上升氣流區(qū)識(shí)別包括：

15、根據(jù)不同雷達(dá)掃描仰角下的雙偏振雷達(dá)參量，由最低層向上逐層識(shí)別每一層中的區(qū)域圖層；所述區(qū)域圖層為zdr數(shù)值大于2db且面積大于1平方千米的區(qū)域；

16、結(jié)合海拔高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)，將所有的區(qū)域圖層進(jìn)行合并，構(gòu)建三維圖像；

17、基于所述三維圖像，識(shí)別從最低層仰角連續(xù)向上延伸至海拔高度超過0℃層1千米的區(qū)域；

18、判斷識(shí)別后的區(qū)域是否形成連續(xù)的柱狀區(qū)域；若是，則該柱狀區(qū)域?yàn)閺?qiáng)上升氣流區(qū)。

19、優(yōu)選的，所述s3中，凍滴類型雹胚區(qū)識(shí)別包括：

20、根據(jù)不同雷達(dá)掃描仰角下的雙偏振雷達(dá)參量，在海拔高度大于0℃層的區(qū)域中，識(shí)別水平反射率因子zh大于45dbz且差分反射率zdr小于等于0db的區(qū)域；

21、判斷識(shí)別后的區(qū)域是否距離強(qiáng)上升氣流區(qū)頂部邊緣小于5千米；若是，則進(jìn)入下一步驟；

22、判斷識(shí)別后區(qū)域的長、寬和高是否均超過500米；若是，則該區(qū)域?yàn)閮龅晤愋捅⑴邊^(qū)。

23、優(yōu)選的，所述s3中，霰類型雹胚區(qū)識(shí)別包括：

24、根據(jù)不同雷達(dá)掃描仰角下的雙偏振雷達(dá)參量，在海拔高度大于-10℃層的區(qū)域中，識(shí)別水平反射率因子zh大于35dbz、差分反射率zdr小于1db且相關(guān)系數(shù)cc大于0.99的區(qū)域；

25、判斷識(shí)別后區(qū)域的長、寬和高是否均超過500米；若是，則該區(qū)域?yàn)轹鳖愋捅⑴邊^(qū)。

26、優(yōu)選的，所述s3中，冰雹濕增長區(qū)識(shí)別包括：

27、根據(jù)不同雷達(dá)掃描仰角下的雙偏振雷達(dá)參量，在海拔高度大于-10℃層且小于-20℃層的區(qū)域中，識(shí)別相關(guān)系數(shù)cc大于0.85且小于0.95、水平反射率因子zh大于50dbz、差分反射率zdr小于0db且比差分相位kdp缺測的區(qū)域；

28、判斷識(shí)別后區(qū)域的長、寬和高是否均大于500米；若是，則該區(qū)域?yàn)楸裨鲩L區(qū)。

29、第二方面，本發(fā)明提供了一種人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別系統(tǒng)，包括：

30、初始人工防雹作業(yè)區(qū)確定模塊：用于基于相關(guān)信息確定初始人工防雹作業(yè)區(qū)；所述相關(guān)信息包括：天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、人工防雹保護(hù)區(qū)信息和人工防雹作業(yè)點(diǎn)信息；

31、溫度層構(gòu)建模塊：用于對(duì)初始人工防雹作業(yè)區(qū)進(jìn)行預(yù)設(shè)分辨率下的格點(diǎn)劃分，并根據(jù)氣象探空秒級(jí)數(shù)據(jù)，利用差值算法分別計(jì)算每個(gè)格點(diǎn)上空0℃、-10℃和-20℃對(duì)應(yīng)的海拔高度，構(gòu)建0℃層、-10℃層和-20℃層；

32、人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別模塊：用于結(jié)合不同雷達(dá)掃描仰角下的雙偏振雷達(dá)參量，進(jìn)行人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別；所述人工防雹作業(yè)區(qū)包括：強(qiáng)上升氣流區(qū)、冰雹胚胎形成區(qū)和冰雹濕增長區(qū)；其中，冰雹胚胎形成區(qū)包括：凍滴類型雹胚區(qū)和霰類型雹胚區(qū)。

33、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別方法。

34、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的人工防雹作業(yè)區(qū)識(shí)別方法。

35、本發(fā)明中第二方面至第四方面的描述，可以參考第一方面的詳細(xì)描述；并且，第二方面至第四方面的描述的有益效果，可以參考第一方面的有益效果分析，此處不再贅述。

36、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下有益效果：

37、1、本方法融合了天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、人工防雹保護(hù)區(qū)信息以及人工防雹作業(yè)點(diǎn)信息等多種數(shù)據(jù)源，通過建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型來確定初始作業(yè)區(qū)，這不僅提高了識(shí)別的準(zhǔn)確性，而且確保了作業(yè)區(qū)的選擇更加符合實(shí)際需求，能夠更好地指導(dǎo)防雹作業(yè)的實(shí)施。

38、2、通過利用差值算法計(jì)算特定溫度層(0℃、-10℃和-20℃)對(duì)應(yīng)的海拔高度，本方法能夠精確地定位冰雹形成的關(guān)鍵層，為后續(xù)的作業(yè)區(qū)識(shí)別提供了準(zhǔn)確的垂直位置參考，從而增強(qiáng)了對(duì)冰雹形成條件的識(shí)別能力。

39、3、通過構(gòu)建三維圖像并結(jié)合不同雷達(dá)掃描仰角下的數(shù)據(jù)，本方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作業(yè)區(qū)的立體分析，尤其是對(duì)于強(qiáng)上升氣流區(qū)的識(shí)別，能夠確保識(shí)別出的區(qū)域不僅在水平面上分布合理，而且在垂直方向上也滿足特定的條件，為防雹作業(yè)提供更為全面的信息支持。

40、4、采用雙偏振雷達(dá)參數(shù)的不同組合，本方法能夠高效地識(shí)別出強(qiáng)上升氣流區(qū)、凍滴類型雹胚區(qū)、霰類型雹胚區(qū)以及冰雹濕增長區(qū)等關(guān)鍵區(qū)域，這些精確的識(shí)別有助于提前預(yù)警并有效干預(yù)冰雹的形成與發(fā)展過程。