定量降水估测论文：定量降水估测 Z-I关系 分段优化法 卡尔曼滤波法 偏差订正.doc

定量降水估测论文：多普勒雷达自动雨量站定量降水估计技术研究【中文摘要】为实现雷达资料在短时预报业务中的应用,本文采用卡尔曼滤波技术,研究多普勒天气雷达-自动雨量计联合定量估测降水的方法。利用永州市2008年6月12-13日的一次降水过程的雷达反射率,以及相对应的自动雨量站逐小时降水资料,完成了四个方面的工作：(1)采用最优化法所得到分段优化Z-I关系,研究了雷达定量估测降水的方法,获得了其每小时降水分布情况。(2)采用不同的Z-I关系分别反演了降水量以其降水分布。(3)在上述工作的基础上,分别用以上几种Z-I关系反演出的降雨量场作为初值场,用卡尔曼滤波法计算出校准因子来校准初值场的平均偏差,最后对其精度进行了评估。(4)以自动雨量计数据作为真值,对校准后的降雨估测结果进行分析,统计了其斜率、均方根误差,并计算了其总降雨量、小时降雨量、以及单站降雨量偏差和相对误差。统计结果显示：卡尔曼滤波校准法估测的降水量比单纯用Z-I关系法反演出的降雨量结果精度更高,效果更稳定。以分段优化法得到的降雨量结果作为初值场的卡尔曼滤波法总体可用性最好,结果也最稳定,说明了在卡尔曼滤波校准法中,初值场的精度起着重要作用。卡尔曼滤波法对于10-20mm/h的.【英文摘要】Using of Doppler weather radar base data and rainfall auto-gauge data from Yongzhou Metrological Bureau, rainfall estimation method is researched.Exploiting the radar reflectivity data during 12-13 June 2008 and the corresponding hourly precipitation data from automatic rain gauge, Conclusions are as follows:(1) Optimization was used to get subsection optimized Z-I relationship, and subsequently used across study area to get hourly rainfall distribution.(2) Estimation precision for precipitation.【关键词】定量降水估测 Z-I关系 分段优化法 卡尔曼滤波法 偏差订正【英文关键词】quantitative precipitation estimation Z-I relationship segment optimization method kalman flitter method bias correction【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】多普勒雷达自动雨量站定量降水估计技术研究摘要6-7Abstract7-8第1章 绪论9-161.1 研究背景和意义9-101.2 论文的研究目的和内容安排10-111.2.1 研究目的101.2.2 内容安排10-111.3 国内外研究进展11-161.3.1 国外研究进展11-131.3.2 国内研究现状13-16第2章 多普勒雷达定量降水估测16-262.1 多普勒雷达定量降水估测的基本原理16-172.2 多普勒天气雷达定量估测降水的误差来源17-182.3 多普勒天气雷达定量降水估测方法18-262.3.1 Z-I关系法19-222.3.1.1 Z-I关系法理论分析19-202.3.1.2 几种常用的Z-I关系法20-222.3.2 雷达-雨量计联合探测方法22-262.3.2.1 单点校准法和平均校准法232.3.2.2 距离加权法和变分校准法23-252.3.2.3 卡尔曼滤波校准法25-26第3章 卡尔曼滤波校准法估测降水理论26-333.1 卡尔曼滤波校准法的基本思想26-273.2 权重因子的确定27-283.3 状态方程和测量方程28-293.4 卡尔曼滤波方程的解29-303.5 卡尔曼滤波方程的求解流程30-333.5.1 参数的设置30-323.5.2 卡尔曼滤波方程求解流程图32-33第4章 卡尔曼滤波校准法估测降水初值场的构建33-584.1 形成雷达初值场的方法33-364.2 雷达反射率因子的选取36-384.3 雷达资料与自动雨量站资料的质量控制38-444.3.1 雷达资料的网格化38-414.3.2 雷达资料及其预处理41-434.3.2.1 雷达资料来源41-424.3.2.2 雷达资料的预处理424.3.2.3 反射率因子的质量控制42-434.3.3 自动雨量计数据的质量控制434.3.4 雨量计-雷达的质量控制43-444.4 最优化Z-I关系的建立44-494.4.1 Z-I关系最优化方法44-454.4.1.1 最优化方法的原理44-454.4.1.2 最优化方法的近似454.4.2 Z-I关系最优化方法的两种方案45-464.4.3 最优化Z-I关系的确定46-494.5 最优化Z-I关系的检验49-564.5.1 检验区域49-504.5.2 检验方法50-514.5.3 检验结果51-564.5.3.1 Z=200I(1.6)与整体最优法的比较51-534.5.3.2 整体最优化方法与分段最优法的比较53-564.6 本章小结56-58第5章 卡尔曼滤波校准法估测降水的应用58-725.1 参数的设置585.2 卡尔曼滤波法的校准流程58-595.3 卡尔曼滤波校准法效果评估59-705.3.1 整体误差分析60-635.3.2 单点误