焦飛　黃天文

摘要：以開(kāi)發(fā)肇慶市強(qiáng)對(duì)流天氣分區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)為背景，探討了圖形圖像技術(shù)在雷達(dá)圖處理中的應(yīng)用問(wèn)題。首先提取指定強(qiáng)度的雷達(dá)回波，然后繪制肇慶地圖，再通過(guò)坐標(biāo)變換和等比例縮放把兩張圖疊加。最后，利用改進(jìn)的弧長(zhǎng)法判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部的方法，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別雷達(dá)回波圖中的回波，判斷雷達(dá)回波關(guān)注點(diǎn)影響的區(qū)域，提高了監(jiān)測(cè)和預(yù)警肇慶市各地區(qū)出現(xiàn)的強(qiáng)對(duì)流天氣的工作效率。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)回波圖；圖像過(guò)濾；弧長(zhǎng)法；坐標(biāo)變換；圖形圖像技術(shù)

1.背景

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于氣象業(yè)務(wù)的預(yù)警系統(tǒng)開(kāi)發(fā)日益受到重視。人工智能應(yīng)用于軟件開(kāi)發(fā)，讓計(jì)算機(jī)能夠更聰明地為人類服務(wù)，減輕工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率。因此，為加強(qiáng)肇慶地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)、預(yù)警能力，開(kāi)發(fā)了肇慶市強(qiáng)對(duì)流天氣分區(qū)預(yù)警系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱預(yù)警系統(tǒng)）。首先，對(duì)多普勒天氣雷達(dá)生成的雷達(dá)產(chǎn)品圖像（以下簡(jiǎn)稱雷達(dá)圖）進(jìn)行處理，提取雷達(dá)圖中指定強(qiáng)度的回波，通過(guò)圖像過(guò)濾，將雷達(dá)圖中的弱回波、雜波信息濾除，并根據(jù)RGB顏色相似度過(guò)濾掉經(jīng)、緯度、地理名稱和區(qū)域邊界線等非雷達(dá)回波信息；然后，采用計(jì)算機(jī)作圖技術(shù)，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(jīng)過(guò)處理的雷達(dá)圖疊加合并；最后獲取雷達(dá)圖中的關(guān)注點(diǎn)，利用判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部的方法，判斷強(qiáng)對(duì)流天氣影響區(qū)域并發(fā)出預(yù)警，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)和預(yù)警的目的。開(kāi)發(fā)的預(yù)警系統(tǒng)為預(yù)報(bào)員提供了一個(gè)直觀、方便、快捷的監(jiān)測(cè)和預(yù)警工具。

2.圖像處理技術(shù)的應(yīng)用

一般情況下，一種類型的雷達(dá)圖片資料，具有相同大小、相同格式這些基本信息，所以針對(duì)一張雷達(dá)圖進(jìn)行處理，對(duì)算法模塊化，后面就可處理批量的雷達(dá)圖像。雷達(dá)回波圖的回波強(qiáng)度由小到大（10-70dBz）分成不同等級(jí)，從不同顏色回波可以判斷降雨強(qiáng)度，雨區(qū)范圍、未來(lái)降雨強(qiáng)度和移動(dòng)。dBZ是表示雷達(dá)回波強(qiáng)度的一個(gè)物理量，可用來(lái)估算降雨和降雪強(qiáng)度及預(yù)測(cè)諸如冰雹、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)的可能性。一般地說(shuō)，它的值越大，回波強(qiáng)度也越強(qiáng)。當(dāng)它的值大于或等于40dBZ時(shí)，出現(xiàn)雷雨天氣的可能性較大；當(dāng)它的值大于或等于45dBZ時(shí)，出現(xiàn)暴雨、冰雹、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的可能性較大。為預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣，預(yù)報(bào)員首先要觀察強(qiáng)回波分布圖，可以通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)選取過(guò)濾等級(jí)，把指定級(jí)別的弱回波過(guò)濾掉，提取強(qiáng)回波，顯示在系統(tǒng)窗口。如圖1（a）所示，系統(tǒng)打開(kāi)的是某一時(shí)間的雷達(dá)回波原始圖。