圖形圖像技術在雷達圖處理中的應用研究

焦飛　黃天文

摘要：以開發(fā)肇慶市強對流天氣分區(qū)監(jiān)測預警系統(tǒng)為背景，探討了圖形圖像技術在雷達圖處理中的應用問題。首先提取指定強度的雷達回波，然后繪制肇慶地圖，再通過坐標變換和等比例縮放把兩張圖疊加。最后，利用改進的弧長法判斷點是否在多邊形內部的方法，實現(xiàn)了計算機自動識別雷達回波圖中的回波，判斷雷達回波關注點影響的區(qū)域，提高了監(jiān)測和預警肇慶市各地區(qū)出現(xiàn)的強對流天氣的工作效率。

關鍵詞：雷達回波圖；圖像過濾；弧長法；坐標變換；圖形圖像技術

1.背景

近年來，隨著計算機技術在各個領域的廣泛應用，基于氣象業(yè)務的預警系統(tǒng)開發(fā)日益受到重視。人工智能應用于軟件開發(fā)，讓計算機能夠更聰明地為人類服務，減輕工作負擔，提高工作效率。因此，為加強肇慶地區(qū)強對流天氣的監(jiān)測、預警能力，開發(fā)了肇慶市強對流天氣分區(qū)預警系統(tǒng)（以下簡稱預警系統(tǒng)）。首先，對多普勒天氣雷達生成的雷達產品圖像（以下簡稱雷達圖）進行處理，提取雷達圖中指定強度的回波，通過圖像過濾，將雷達圖中的弱回波、雜波信息濾除，并根據RGB顏色相似度過濾掉經、緯度、地理名稱和區(qū)域邊界線等非雷達回波信息；然后，采用計算機作圖技術，繪制肇慶市各分鎮(zhèn)地圖，把得到的若干多邊形組成的分鎮(zhèn)地圖和經過處理的雷達圖疊加合并；最后獲取雷達圖中的關注點，利用判斷點是否在多邊形內部的方法，判斷強對流天氣影響區(qū)域并發(fā)出預警，從而達到監(jiān)測和預警的目的。開發(fā)的預警系統(tǒng)為預報員提供了一個直觀、方便、快捷的監(jiān)測和預警工具。

2.圖像處理技術的應用

一般情況下，一種類型的雷達圖片資料，具有相同大小、相同格式這些基本信息，所以針對一張雷達圖進行處理，對算法模塊化，后面就可處理批量的雷達圖像。雷達回波圖的回波強度由小到大（10-70dBz）分成不同等級，從不同顏色回波可以判斷降雨強度，雨區(qū)范圍、未來降雨強度和移動。dBZ是表示雷達回波強度的一個物理量，可用來估算降雨和降雪強度及預測諸如冰雹、大風等災害性天氣出現(xiàn)的可能性。一般地說，它的值越大，回波強度也越強。當它的值大于或等于40dBZ時，出現(xiàn)雷雨天氣的可能性較大；當它的值大于或等于45dBZ時，出現(xiàn)暴雨、冰雹、大風等強對流天氣的可能性較大。為預報強對流天氣，預報員首先要觀察強回波分布圖，可以通過預警系統(tǒng)選取過濾等級，把指定級別的弱回波過濾掉，提取強回波，顯示在系統(tǒng)窗口。如圖1（a）所示，系統(tǒng)打開的是某一時間的雷達回波原始圖。