1 概述
微多普勒泛探直测面雨量雷达是一种应用于水文行业面雨量实 时监测的新体制雷达，将五面相控阵雷达方位波束交叠形成盘状泛 探平面波束，利用泛探凝视及微多普勒技术沿落雨线垂直面进行面 雨量直接测量，克服现有天气雷达体制雷达波束与落雨线垂直相交 区间雷达径向多普勒速度分量极低，回波信号在雷达多普勒滤波器 零点凹口近端，极端靠近地杂波使地杂波无法抑制，回波信号被雷 达多普勒滤波器滤除无法检测的天气雷达面雨量直接测量的世界性难题，打破现有天气雷达体制降雨云 Z-I（反射率系数-雨强）反演 面雨量间距测量的低水平螺旋发展现状，实现基于微多普勒、泛探 凝视、五面相控阵技术的 Z-I、Zdr-I、Φdp-I 等综合直测的新体制面 雨量雷达，并建立基于反射率系数（强度）Z、差分反射率 Zdr、差分相移Φdp的面雨量直接测量方程组，实现面雨量实时直接精确测 量。
2. 系统组成
面雨量雷达测量系统由面雨量监测雷达基站、系统大数据处理平台、网络通讯设备等组成。
3. 主要功能
雷达基站以交叠盘状泛探平面波束凝视探测，微多普勒检测， 直接测量直径 40km 范围内落雨目标的回波强度(dBZ)、径向速度 (V)、速度谱宽(W)、差分反射率因子(ZDR)、差示传播相移(Φdp)、差 分传播相位常数(Kdp)、雨强（I）分布等信息。
主要功能如下：
1. 具有雷达方位盘状泛探平面波束形成功能，能利用泛探平面波束与落雨线垂直相交，利用落雨线随气流倾斜产生的径向微多普勒分量检测雨滴目标，覆盖范围宽，无监测盲区；
2. 具有泛探凝视及微多普勒检测功能，通过最高达 0.6Hz 的微 多普勒滤波带宽滤除地杂波，检测速度最低±0.01m/s 的微多普勒 回波，直接测量直径 40Km、方位 360°区域落雨目标高时空精度回波强度、差分反射率、差分相移等参数；
3. 具有雨强及面雨量直接测量功能，通过大量试验研究构建 ZI、Zdr-I、Φdp-I 面雨量直测新算法，利用高时空精度回波强度、差 分反射率、差分相移等参数联合测量雨强，并根据雨强数值积分精 确测量面雨量，提供精确的水文模型初值； 4. 具有雨强及面雨量实时动态标定功能，能够协同远场外回路 非接触标定仪对雷达强度、差分反射率、差分相移、距离、速度、 速度谱宽等系统指标标定，并能够和雨量站点协同实时读取点雨量 信息，实时动态校准雨强。
4. 主要技术特点
1）.低成本五面相控阵技术,采用数字化相频扫五面相控阵，以高度集成和模块化降低成本，满足网络化大范围布设的低成本要求；
2）.泛探凝视技术，方位 360°波束交叠与俯仰频率分集双层波束覆盖，使雷达无需扫描实现凝视泛探，确保微多普勒检功能实现；
3）.微多普勒检测技术，利用公司长期积累的分辨率达 0.6Hz 微多普勒检测技术，实现雨线波束垂直状态微多普勒回波的可靠检测；
4）.大点数 FFT 多普勒滤波技术，最高达16384 点 FFT 的多普勒滤波，地杂波抑制 53dB 以上，消除地杂波虚警；
5）.时频矩阵体积积分插值距离速度联合检测技术，该技术为公司发明专利技术，通过时频矩阵体积积分插值解算将距离精度和速度精度提高 10 倍以上，奠定高时空精度基础；
6）.雨强、面雨量直接测量技术，通过实时动态标定 Z-I、ZdrI、Φdp-I 关系式，实现面雨量直测新算法，获得高时空精度面雨量参数。
7）. DBF 凝视单脉冲测角技术，方位、俯仰两维单脉冲测角剔 除了延续至今的新一代天气雷达码盘测角旁瓣虚警，大幅度通过雷达测角精度，为高时空精度奠定基础；
8）.多基地时空同步技术，利用网络化基站三三交错，测量速度矢量，结合差分反射率和差分相移等精确推算雨滴谱；
5. 五面相控阵天气雷达及雷达组网 顺应面雨量监测向综合、高时空分辨、多功能、小型化、智能化、 网络化方向发展趋势，基于三基站交错多基地两维多波束低空泛探技术、DBF 凝视单脉冲测角技术、微多普勒检测技术、时频矩阵体积 积分插值测距测速技术、多基地时空同步技术、空间栅格矢量测量技术等，构建基于五面相控阵基站的天气雷达蜂窝网，结合低空泛探矢量监测等，使全空域体扫周期缩短到秒级，低空泛探体扫周期达毫秒级，波束驻留时间大大加长，距离、速度分辨率大幅度提高，杂波改善因子达53dB 以上，有源干扰改善因子达 45dB 以上，基本没有地 杂波虚警和有源干扰虚警，基本没有强目标幅度-码盘测角的角度虚警，消除脉冲压缩旁瓣基台距离虚警，消除 150m/s 以内速度虚警， 并能改善提高强度、差分反射率、差分相移等参数的时空分辨及测量精度。 5.1. 面雨量直接测量研究
面雨量流场演变特征直接测量研究对洪涝灾害预警预报意义重 大，泛探凝视探测模式为雨强及面雨量高时空精度测量奠定基础，为洪涝灾害精确数值预报提供了精确的高分辨矢量基数据，贡献了高质 量的流媒体实时空间栅格矢量初值，使灾害天气短临预报及洪涝泥石 流预报预警更精准，漏警率更低，虚警率更低，防灾减灾救灾效率更 高。
构建低空泛探面雨量蜂窝网与水文探测雷达系统智慧水利大数 据平台，以多基地 5 面相控阵多波束雷达为主体，结合 GNSS/MET、 闪电定位仪及标定仪等，构建区域大气循环观测系统，数值预报系统， 面雨量测量系统，在此基础上，实现智能化短临数值预报蜂窝网，面 雨量监测及洪涝灾害预警预报蜂窝网，提升区域探测、强对流预警、洪水预警、台风灾害预警等防灾减灾救灾能力。
以 WGS84 直角坐标为基础，构建东坐标、北坐标、高度三维空间栅格坐标系，以 5s 时间尺度为基准，结合北斗时间戳，实现全空域气象目标蜂窝网空间栅格拼图及动态更新。
建立大数据中心，控制、存储、处理、分发精细化气象大数据， 形成精细化数值预报产品，除提供数值预报外，提供动态外推栅格图；
通过互联网及手持终端 APP 软件向大众提供气象预报服务，向有关部门、单位提供专业化、个性化灾害气象大数据产品服务，与地 理信息系统结合，可点击查看街道、社区等小地理单元动态十二小时 内分钟级连续时间灾害天气预报。
在提供气象大数据的同时，提供在空目标信息，包括飞行目标信息、低小慢目标信息等。
