机载毫米波InSAR测绘困难地区地形测图实践

干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）已成为获取高精度数字正射影像图（Digital Orthophoto Map,DOM）和数字表面模型（Digital Surface Model,DSM）的关键技术之一,其不受天气状况的影响,可以全天时、全天候进行数据获取.机载双天线毫米波InSAR不受失相关的影响,具有小体积、高分辨率、机动灵活等特点,可以实现大尺度、高精度成像.本研究利用机载双天线毫米波InSAR通过干涉批处理、区域网平差、地理编码、图像拼接镶嵌等步骤生成了贵州施秉试验区（丘陵、山地）和四川邛崃试验区（高山地）高精度的DOM与DSM,并利用地面控制点（GCPs,Ground Control Points）进行了精度验证,验证结果表明获取的DSM精度符合1∶5 000地形图绘制要求,表明了机载双天线毫米波InSAR具备生成不同地形的DOM/DSM的能力,为解决困难地区DOM/DSM数据缺失问题提供了新的技术手段.     

无资料地质灾害隐患点降水插补方法试验

区域自动气象站网和多普勒天气雷达的建设和使用,大大提高了降水监测的时空分辨率。将常德太阳山多普勒天气雷达和区域内192个区域自动气象站降水资料,经过反距离插值、多普勒雷达雨量估算等方法试验,证明其应用的可行性,进而用于获取地质灾害隐患点的降水,为建立地质灾害隐患点等级预报模型打下基础。     

附加系统参数的多时相InSAR时空建模和形变估计

轨道误差和长波大气延迟组成的系统误差是影响InSAR形变监测精度的重要因素之一.传统方法在空间域对干涉图的系统误差建模,容易导致长波形变和系统误差相混淆.本文在时空域利用附加系统参数对系统误差建模,同时根据观测值质量对差分相位观测值定权,采用附加系统参数的加权最小二乘法估计形变参数和系统误差,实现了长波形变和系统误差的分离.模拟实验结果表明,在形变与系统误差的空间变化特性完全一致的极端情况下,本文方法能实现两者的有效分离,估计的形变速率均方根误差比传统方法降低了98.8%.ASAR数据实验显示当形变尺度较小且分散分布时,本文方法和传统方法得到的结果相似;当形变在研究区内表现为长波变化时,本文方法比传统方法估计的形变结果更为稳健.     

台风强降雨诱发地质灾害的雨量特征分析

台风的特大暴雨可以引发山体滑坡和泥石流等地质灾害,造成严重的人员伤亡.高分辨率资料的应用是地质灾害精细化预报的基础.选定频繁遭受台风袭击,同时受地质灾害影响严重的浙江乐清市作为研究区域,利用雷达联合雨量计估计降雨技术,以0414台风云娜、0505台风海棠和0509台风麦莎导致的群发性地质灾害为例,研究雷达估计降雨在监测地质灾害方面的适用性以及台风降雨和地质灾害发生之间的关系.结果表明,雷达估测降雨较好地反映地质灾害触发雨量特征.台风诱发地质灾害需要的持续时间短,有效雨量更小,临界雨强大.     

先验模型选择对PS—DInSAR参数解算精度影响分析

研究了永久散射体雷达差分干涉测量（PS-DInSAR）技术观测方程的建立和参数求解方法,分析验证了观测方程建立过程中先验模型的正确选择对提高参数解算精度的重要影响,提出了用GPS辅助确定先验模型以改善参数解算精度的思路.最后,对进一步利用GPS 提高（PS-DInSAR）测量精度进行了探讨,出了一些有益结论.     

CINRAD/SA雷达强冰雹识别算法的应用检验

为更好地应用HDA算法产品并为进一步优化冰雹识别算法提供参考,应用2004—2010年武汉雷达和2007—2008年济南、青岛、烟台、宜昌、郑州和重庆共7部雷达监测到的28个直径大于等于19 mm的致灾性强冰雹天气个例,对CINRAD/SA雷达的强冰雹识别及最大冰雹直径（MEHS）预测产品进行了检验分析,同时对我国北方（济南、青岛、烟台、郑州）雷达和南方（武汉、宜昌、重庆）雷达的冰雹识别及大小预测效果进行了对比。结果表明：1）在不订正0℃层和-20℃层高度时,该算法对强冰雹天气的识别效果较好,但对MEHS的预测效果较差。2）每个雷达站对强冰雹识别和MEHS预测的效果差别不大,南方雷达和北方雷达对强冰雹的识别效果相近,但南方雷达对MEHS的预测效果较好。3）强冰雹识别和MEHS预测在5月份效果最好,8月份最差;该算法对大冰雹的识别效果较好,但仅对直径为40～49 mm的冰雹直径预测效果较好。4）冰雹识别产品对强冰雹的识别效果随所识别冰雹概率（POSH）增大而增强,当POSH=100时,临界成功指数CSI为100%,发生冰雹天气的可能性非常大。     

泥石流滑坡灾害雷达监测应用系统

强降水是产生泥石流滑坡灾害的主要原因,不同地点的降雨强度差别很大,而地面雨量站密度过稀缺乏代表性,很难准确表示任一区域雨量.雷达能估计雷达扫描范围内各点的雨强,从而为实现对泥石流滑坡灾害多发区的监测提供条件.通过对不同雷达属性参数不统一处理技术、主要站点和泥石流多发点的位置信息自动显示技术、当前雷达回波与数据库表中记录信息自动进行对比分析的技术等研究,建立了泥石流滑坡灾害雷达监测系统,从而实现了对泥石流滑坡灾害多发区的监测预警.     

北京强对流天气中X波段双偏振雷达特征及应用

针对2018年夏季北京15次强对流天气过程,利用房山单站X波段双偏振雷达与北京观象台S波段天气雷达探测产品进行对比分析,探讨新探测手段的应用价值。结果表明：相对于常规天气雷达来说,双偏振雷达在粒子识别方面具有明显优势,成为冰雹等天气监测、预报预警的强有力手段。在冰雹识别上,X波段双偏振雷达的差分反射率因子（ ZDR）和相关系数（ρhv ）是两个重要的偏振量,ZDR 较小,接近0,有时为负值; ρhv小于0.9。在强降水识别方面, ZDR大值和差分传播相移率（KDP ）能够较好地指示雨强较大的降水。低仰角的 ZDR达5dB以上,KDP 在8°/km以上, ρhv达0.95以上时,地面5分钟雨量可达到或超过10mm。两种雷达的对比分析来看,反射率因子强度（R）、垂直累积液态水含量（VIL）均较SA天气雷达强度偏强。此外,由于X波段雷达波长较短,单部雷达的探测波束经过强降水区会发生比较严重的电磁衰减,致使强降水后部的降水回波强度偏弱,严重影响预报员对降水强度和降雨持续时间的判断,需要与SA天气雷达配合使用或者利用多部X波段雷达组网进行强降雨的监测分析。     

引发湖南特大暴雨山洪的MCS回波发展和演变

由MCS引发的暴雨是造成湖南山洪地质灾害的主要因素之一.新一代天气雷达对此类天气系统有强的监测和预警能力,在对较大范围的降水估测、获取降水和降水云体的风场结构等方面有很好的应用前景.本文以2005年5月31日～6月1日湖南特大暴雨山洪过程为例,介绍了引发这次山洪地质灾害的MCS雷达回波的发展和演变,分析了回波特征与地面雨量的关系,总结了强对流发生、发展的径向速度变化,讨论了风廓线在预测强对流天气中的应用,为雷达监测、分析和预测同类灾害提供参考.     

基于GIS的地质灾害监测系统

针对白龙江地区地质灾害监测预报,利用“3S”技术研究开发了基于GIS（地理信息系统）的地质灾害监测系统。系统可对监测地点进行实时监控,对GPS（全球定位系统）数据进行动态显示和位移运算并生成折线图,实现地质灾害信息的实时监测和数据分析,是一个集地质灾害数据自动采集、空间分析及动态显示于一体的地质灾害监测防御决策支持系统。     

西南地区不同地质灾害影响区的降水阈值研究

根据1961~2010年西南地区(四川省、云南省、贵州省、重庆市)重大地质灾害资料和全国重大地质灾害年鉴资料统计不同地质灾害(滑坡、坍塌、泥石流)事例,确定其影响区域。利用西南地区77个气象观测站逐日降水资料,根据降水阈值的定义和计算方法,运用线性回归法研究西南地区各灾害影响区的降水阈值。结果表明:我国西南地区是地质灾害多发的地区;1961~2010年西南地区重大滑坡、泥石流灾害具有密集成群、成片或成带的规律,有明显的稀疏区和密集区;且主要发生在6~9月,其中7月份发生最多,与降水的时空分布具有很好的一致性,降水是诱发地质灾害的主要因素。西南地区不同区域内诱发重大滑坡、泥石流灾害的降水阈值存在差异。西南地区的重大滑坡灾害主要是持续性强降雨型的。      

近10年来中国主要农业气象灾害监测预警与评估技术研究进展

频繁发生的农业气象灾害制约着我国农业生产的快速、健康发展。农业气象灾害一直是广大气象科技工作者开展的主要研究课题之一。在国家科技攻关等计划的支持下,近10年来农业气象灾害研究取得了许多成果。完善农业气象灾害监测业务和预报服务,构建农业气象灾害风险评估、防御体系是农业气象灾害研究的重点。基于3S技术和地面监测相结合,构建了农业气象灾害动态监测系统,从宏观和微观角度来全面监测农业气象灾害的发生发展;建立和完善了卫星遥感监测系统,开展干旱、洪涝、冷害等灾害的动态监测,逐步建立集3S于一体的高空时空分辨率的灾害监测预警系统。农业气象灾害预警研究主要包括:数理统计预报方法进一步发展,农业气象模式与气候模式结合的初步尝试,GIS和网络等高技术在农业气象灾害预警中的应用,省级农业气象灾害预测系统的研制。我国农业气象灾害风险(影响)评估的研究,大致可以2001年为界分为二个阶段。第一阶段,以灾害风险分析技术方法探索研究为主的起步阶段,第二阶段,以灾害影响平度的风险化、数量化技术方法为主的研究发展阶段,构建灾害风险分析、跟踪评估、灾后评估、应变对策的技术体系;具体研究包括农业气象灾害风险分析、风险评估、风险区划和基于遥感监测信息的农业干旱评估。近年来我国农业气象灾害防御研究主要是将高效利用农业气候资源的主动防御技术和开发防灾制剂的被动防御技术相结合,在防御农业干旱和低温冷害方面取得了良好效果。     

凉山山地强降雨型泥石流灾害雷达短临预警技术研究

基于2006~2011年的泥石流灾害案例、强降水观测资料、GIS技术及对应的雷达回波信息,研究了凉山地区基于强降雨型雷达回波信号的泥石流灾害的短时临近预报预警技术,根据群发、大型、中型、小型泥石流灾害级次的最强回波强度、回波高度、强降水回波持续时间信息,结合下垫面地质灾害隐患点信息,提出了凉山地区泥石流发生的短临预警指标;依托雷达回波对降水云团信号的显著性、连续性探测显示特征以及GIS技术,建立了凉山地区泥石流灾害短临预报预警系统,极大地增强了凉山地区防灾减灾应急处置能力,对凉山地区地质灾害防治工作具有重大意义。      

雷雨大风与河北电网灾害特征分析

利用1983—2008年26年河北省灾情直报数据资料,统计分析大风灾情记录及大风灾害对河北电网设施损坏的时空分布特征。结果表明：（1）7～12级大风是造成电网安全事故的主要灾害性大风;（2）大风灾害致电网安全事故年变化存在显著差异,最多高达43起/年,最少年仅为2起/年;（3）月分布呈显著的单峰曲线变化,6 8月为大风灾害电网安全事故高峰期,占全年大风灾害总次数的83%;（4）空间分布极不均匀,燕山南麓、太行山东麓以及沿海地区是电网灾害事故相对多发区域;（5）通过典型个例分析、成因分析,提出灾害性天气服务对策,为加强河北省电力行业气象服务及防灾减灾提供参考。     

基于加密降水资料的贵州地质灾害概率预报模型

运用信息量法进行了地质灾害易发性评价,将全省划分为3个易发等级。利用贵州省2009—2014年的地质灾害和降水数据,分析了每个等级中地质灾害概率与有效降水量之间的关系。在此基础上,利用概率论方法将动态临界雨量引入预报模型,建立了基于动态临界雨量的地质灾害概率预报模型。结果表明:对于任意的易发区划等级,诱发地质灾害的临界雨量并不是静态的,而是分布在一个非常大的区间上;当有效降水量为该区间上一个特定的值时,用相应的概率来描述地质灾害发生可能性的大小,而不是地质灾害一定发生更为恰当;在2015年的检验中,模型预报准确率超过80%,说明该概率预报方法具有实际应用价值,能起到良好的预报预警作用。     

基于暴雨过程强度的贵州省雨涝危险性评估*

利用贵州省84个国家级气象观测站1991-2020年逐日、逐时降水量资料,以暴雨过程中持续天数、累积降水量、最大日降水量、最大小时降水量4个评价指标为基础,得到年雨涝指数和最大降水量阈值,再结合地形、水系及地质灾害等影响,对贵州省雨涝危险性进行评估和区划。结果表明：(1)贵州省大部分地区年雨涝指数为中等以上的等级,其中安顺市大部、黔西南州东部达到极强;(2)雨涝危险性程度具有西南部和东北部高、西北部低的分布特点,高危险性等级虽然占比小,但分布较为集中连片,易产生区域性影响;(3)针对不同时间长度,不同重现期的可能最大降水量阈值进行了分析,对预警服务及决策有一定的参考价值。     

中国台风联防与科研协作及其对中国台风学科发展的作用综述

中国是全球台风灾害最严重的国家之一,也是最早记录台风灾害的国家。加强对台风活动规律的研究,进而研发台风监测预报技术,是提高防台减灾能力的必由之路。中国有组织的台风联防和科研大协作分别始于20世纪50年代及70年代,先后建立了台风会商和科学讨论会等较完备的台风联防及科研协作机制,并沿用至今,取得了丰硕的成果,促进了中国的台风学科发展,奠定了全国台风灾害联防体系。该文对此进行了简要的回顾和概述,旨在促进中国特色台风联防及科研协作机制的继承和发展。      

基于骨架的线状对流系统客观量化识别算法研究

本文将计算机图形学骨架概念应用到气象学领域,发展了回波图像预处理、骨架修剪处理以及长宽比量化处理技术,该方法能自动识别出雷达回波拼图中符合气象学标准的线状对流系统（quasi-linear convective systems,QLCSs）。首先结合2016年黄淮地区一次双QLCSs过程给出了基于骨架的QLCSs客观量化算法的具体技术流程,然后利用该方法对2016年6月安徽地区的QLCSs进行客观筛选,并进一步量化识别QLCSs的移动特征,结合灾害天气实况与主观识别进行对比评估,结果表明:结合气象学标准改造的骨架图像识别算法,较好保留了气象回波形状信息,在准确量化对流系统长短轴的基础上,实现QLCSs的有效识别。而获得的量化移动矢量等特征,一方面可应用于致灾QLCSs的分类研究,为开展长序列统计及致灾机理分析提供个例识别方法和量化特征,另一方面也为QLCSs的短临监测预警业务提供新的思路。