基于天气雷达回波图像的降水预报方法、装置、设备和介质与流程

技术特征：
1.一种基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，包括：根据第一雷达回波图像和第二雷达回波图像，构建第一图像序列金字塔和第二图像序列金字塔，其中所述第一雷达回波图像和所述第二雷达回波图像是针对同一区域连续拍摄的两幅雷达回波图像；基于所述第一图像序列金字塔，得到云团前向运动特征量，基于所述第二图像序列金字塔，得到云团后向运动特征量，其中所述第一图像序列金字塔是基于按照时间顺序得到，所述第二图像序列金字塔是按照时间逆序得到的；利用所述云团前向运动特征量、所述云团后向运动特征量以及线性外推法，得到所述区域的雷达降水预测信息。2.根据权利要求1所述的基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，所述基于所述第一图像序列金字塔，得到云团前向运动特征量，具体包括：s11、基于所述第一图像序列金字塔中第n层中的影像图像选取第一特征量点，并获取所述第一特征量点在所述第n层中影像图像中的位置信息；s12、根据所述第一特征量点在所述第n层中影像图像中的位置信息，得到第一云水平方向速度平均值和第一云垂直方向速度平均值，并根据所述第一云水平方向速度平均值和所述第一云垂直方向速度平均值得到所述第n层中的影像图像的第一云运动特征量；s13、基于所述第一图像序列金字塔中第n-1层中的影像图像选取第二特征量点，并获取所述第二特征量点在所述第n-1层中影像图像中的位置信息，根据所述第二特征量点在所述第n-1层中影像图像中的位置信息，得到第二云水平方向速度平均值和第二云垂直方向速度平均值，并根据所述第二云水平方向速度平均值和所述第二云垂直方向速度平均值得到所述第n-1层中的影像图像的第二云运动特征量；s14、将所述第一云运动特征量和所述第二云运动特征量进行线性叠加，得到所述第n层的第一大运动量；s15、若所述第一大运动量满足预设约束条件，将n取值为n-1，继续s11至s14，直至达到所述第一图像序列金字塔中的最底层，其中，初始n为n，n是所述第一图像序列金字塔的最高层，得到所述云团前向运动特征量。3.根据权利要求1所述的基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，所基于所述第二图像序列金字塔，得到云团后向运动特征量，具体包括：s21、基于所述第二图像序列金字塔中第m层中的影像图像选取第三特征量点，并获取所述第三特征量点在所述第m层中影像图像中的位置信息；s22、根据所述第三特征量点在所述第m层中影像图像中的位置信息，得到第三云水平方向速度平均值和第三云垂直方向速度平均值，并根据所述第三云水平方向速度平均值和所述第三云垂直方向速度平均值得到所述第m层中的影像图像的第三云运动特征量；s23、基于所述第二图像序列金字塔中第m-1层中的影像图像选取第四特征量点，并获取所述第四特征量点在所述第m-1层中影像图像中的位置信息，根据所述第四特征量点在所述第m-1层中影像图像中的位置信息，得到第四云水平方向速度平均值和第四云垂直方向速度平均值，并根据所述第四云水平方向速度平均值和所述第四云垂直方向速度平均值得到所述第m-1层中的影像图像的第四云运动特征量；s24、将所述第三云运动特征量和所述第三云运动特征量进行线性叠加，得到所述第n
层的第二大运动量；s25、若所述第二大运动量满足预设约束条件，将m取值为n-1，继续s21至s24，直至达到所述第二图像序列金字塔中的最底层，其中，初始m为m，m是所述第二图像序列金字塔的层数，得到所述云团前向运动特征量。4.根据权利要求1所述的基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，所述利用所述云团前向运动特征量、所述云团后向运动特征量以及线性外推法，得到所述区域的雷达降水预测信息，具体包括：根据所述云团前向运动特征量和所述云团后向运动特征量，得到亚像元运动特征量；对所述亚像元运动特征量进行线性外推法，得到降水预测图；基于所述降水预测图和雷达回波数据，得到所述雷达降水预测信息。5.根据权利要求4所述的基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，所述根据所述云团前向运动特征量和所述云团后向运动特征量，得到亚像元运动特征量，具体包括：计算所述云团前向运动特征量和所述云团后向运动特征量的像元特征差值；当所述像元特征差值大于预设特征阈值时，剔除所述云团前向运动特征量和所述云团后向运动特征量中影响因子，得到所述亚像元运动特征量；否则，取所述云团前向运动特征量和所述云团后向运动特征量的平均值，得到所述亚像元运动特征量。6.根据权利要求4所述的基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，所述对所述亚像元运动特征量进行线性外推法，得到降水预测图，具体包括：以t-1时刻的云图为基础，利用所述亚像元运动特征量进行逐像元降水预测，得到t时刻降水预报图；根据所述t时刻降水预报图和t时刻实测降水图，得到t-1时刻与t时刻的降水强度变化率；利用所述线性外推法，对t时刻云图向前外推，得到t 1时刻降水预测图；基于所述t 1时刻降水预测图和所述降水强度变化率，得到所述降水预测图。7.根据权利要求4所述的基于天气雷达回波图像的降水预报方法，其特征在于，所述基于所述降水预测图和雷达回波数据，得到所述雷达降水预测信息，具体包括：根据历史雷达回波和历史降水量所得到的统计公式z＝a
×
r
b
，得到所述雷达降水预测信息，其中z为反射率因子；r为降雨强度，a和b为反演参数。8.一种基于天气雷达回波图像的降水预报装置，其特征在于，包括：构建模块，用于根据第一雷达回波图像和第二雷达回波图像，构建第一图像序列金字塔和第二图像序列金字塔，其中所述第一雷达回波图像和所述第二雷达回波图像是针对同一区域连续拍摄的两幅雷达回波图像；计算模块，用于基于所述第一图像序列金字塔，得到云团前向运动特征量，基于所述第二图像序列金字塔，得到云团后向运动特征量，其中所述第一图像序列金字塔是基于按照时间顺序得到，所述第二图像序列金字塔是按照时间逆序得到的；预测模块，用于利用所述云团前向运动特征量、所述云团后向运动特征量以及线性外推法，得到所述区域的雷达降水预测信息。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储可执行指令，所述可执行指令在被所述处理器执行时，实现根据权利要求1-7中任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时，实现根据权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种基于天气雷达回波图像的降水预报方法，包括构建第一图像序列金字塔和第二图像序列金字塔，基于第一图像序列金字塔，得到云团前向运动特征量，基于第二图像序列金字塔，得到云团后向运动特征量；利用所述云团前向运动特征量、所述云团后向运动特征量以及线性外推法，得到所述区域的雷达降水预测信息。本发明在对雷达回波图像进行图像序列金字塔处理后，利用连续回波图变化信息，获取不同金字塔图层的运动特征，然后进行叠加处理，可以形成具有亚像元分辨率的云图运动场作为预报的特征计算，从而提高预报精度及计算速度。本发明还涉及一种基于天气雷达回波图像的降水预报装置、设备和存储介质。设备和存储介质。设备和存储介质。


技术研发人员：刘玉 邸苏闯 潘兴瑶 薛志春
受保护的技术使用者：北京市水科学技术研究院
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/3/22