多普勒天氣雷達森林草原火災監(jiān)測技術規(guī)范范圍本文件規(guī)定了多普勒天氣雷達監(jiān)測森林草原火災要求和方法，描述了多普勒天氣雷達規(guī)格參數要求、疑似林火回波主要判別指標與方法以及疑似林火回波告警分級方法。本文件適用于利用多普勒天氣雷達對發(fā)生于森林、草原的可燃燒物燃燒情況的監(jiān)測、預警。規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T42189-2022衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術導則火情QX/T621-2021氣象觀測資料質量控制天氣雷達QX/T653-2022天氣雷達基數據和單站產品格式NetCDF術語和定義下列術語和定義適用于本文件。差分反射率differentialreflectivity脈沖體積內水平和垂直偏振雷達回波功率的對數比值，多為大的正值，很不均勻。相關系數crosscorrelationcoefficient相似程度測量值，表示水平和垂直偏振波脈沖在一個脈沖有效照射體積內的作用相似性，其值范圍在0到1之間，值越高表明粒子形狀和尺寸越均勻。差分相位差specificdifferentialphase在單位距離上，由降水介質引起的水平通道和垂直通道之間的相位差，通常用于氣象學中的雙偏振雷達測量。地物雜波groundclutter天氣雷達波束照射到天氣雷達站附近的高山、建筑物等靜止的非氣象目標時產生的回波數據。昆蟲雜波insectclutter天氣雷達波束照射到空中飛行的昆蟲集群的非氣象目標時產生的回波數據。反射率因子reflectivityfactor在瑞利散射條件下，在云雨目標物的單位體積內所有粒子直徑6次方之和。回波頂高echotopheight雷達波束探測到的火災煙塵或熱羽流在垂直方向上的最高反射點高度，通常通過雷達回波信號的強度突變位置確定。尺度范圍spatialscalerange雷達探測森林火災產生的煙塵顆粒引起的后向散射信號，包括水平尺度、垂直高度、位置和邊界的孤立塊狀回波。水平平滑度spatialsmoothness雷達反射率因子在水平方向上的空間變化程度。林火煙塵因擴散不均，回波邊緣破碎、紋理粗糙（水平平滑度值高）；降水回波則分布均勻、邊界平滑（水平平滑度值低）。垂直高差verticalaltitudedifference

指煙柱在垂直方向上每公里高度的反射率強度變化值，用于表征煙塵濃度的垂直遞減率?；夭y理結構echotexturepattern反射率因子在空間分布上呈現的粗糙度、均勻性及形態(tài)特征，是區(qū)分降水、地物雜波、生物散射及林火煙塵的核心依據。回波體掃間變化率echoevolutionratebetweenvolumescans指相鄰兩次雷達體掃周期內，回波核心參數（強度、面積、頂高等）的變化速率，是捕捉火勢動態(tài)演變的關鍵指標。多普勒速度dopplervelocity雷達利用多普勒效應測量到的目標物（降水粒子、煙塵等）沿雷達波束徑向方向的運動速度分量。多普勒天氣雷達規(guī)格參數要求建議配置滿足本規(guī)范4章性能指標要求的雙偏振天氣雷達及配套軟件，50公里探測最小探測能力可達5dBZ以下煙塵弱回波能力。工作波段X波段/C波段/S波段，依據覆蓋范圍與探測精度需求選型?？臻g分辨率小于等于250米（典型值），支持火點網格級精定位。時間分辨率小于等于6分鐘掃描周期，實現高頻火點監(jiān)測。掃描仰角設置多層仰角（0.5°～3.5°），適配地形起伏區(qū)煙柱多層探測。雙偏振參數支持ZDR（差分反射率），CC（相關系數），KDP（差分相位差）需可輸出并參與識別算法。雷達雜波抑制能力應具備濾除地物雜波、昆蟲雜波的功能。實時數據接口支持API或FTP數據推送標準接口，兼容火情監(jiān)測平臺。疑似林火回波主要判別方法火情回波單元識別數據選擇選取距離回波水平距離最近的雷達數據。涉及到兩部雷達交叉探測區(qū)域，以回波方位角沒有明顯檔角為首要原則，水平距離近為第二原則選擇雷達數據。疑似火情回波單元判識利用基本反射率產品，通過前后時次產品對比，識別新出現的回波，標識為疑似火情回波單元。識別條件回波強度、回波尺度、回波高度、回波位置、相關系數、差分反射率（見附錄A）。識別方法同時滿足所有識別條件的回波單元為火情回波單元。判斷火點位置方法識別出林火回波后，前后翻看分析其回波變化，以最初出現此林火回波的圖來分析，最強反射率因子回波的位置可判斷林火的火點位置，因為林火初始熱對流柱垂直上升而在其上空產生的反射率因子回波最強，此方法誤差一般在3公里以內。判斷起火時間方法根據判斷火點位置的方法找出林火的最初始回波，根據火點到雷達的距離，把回波探測時間往前推5～15分鐘左右，距離越遠時間往前估算越大些，此方法判斷的起火時間誤差在10分鐘以內。林火回波的人工監(jiān)測流程判斷林火回波要用低仰角的雷達探測圖，林火初始回波的判斷是主要關注和搜索小尺度（2～30公里）的弱回波，以“尺度小、回波弱、高度低、擴散移”的主要特點來判斷是否林火回波，然后再分析多普勒速度是否具有輻散特征，并結合林火回波附近氣象監(jiān)測站資料進一步判斷。確認是林火回波之后，就要確定起火的時間和地點。主要根據回波前后變化特征來找到林火的初始回波，進而根據初始回波的最強回波位置來確定起火點，以最初始回波時間前推5～15分鐘左右來估計起火時間，以回波強度、回波范圍、回波高度的變化等來判斷火勢發(fā)展和蔓延情況。見圖1。林火回波監(jiān)測的人工判斷流程圖林火回波自動識別算法工作流程該方法檢測識別所有回波塊，計算回波塊的屬性參量，再進一步對相鄰時間的體掃的所有回波塊比對，得到相對“不動”的回波塊進行連續(xù)性檢查，所有檢查通過后，則根據火險等級情況，給出一定的林火回波概率，最后在符合林火回波概率、強度、面積三個閾值的情況下進行自動報警。見圖2。林火自動識別算法的工作流程圖疑似林火回波告警分級方法1級告警弱回波（dBZ小于10），或與地物回波高度重合，無外源數據支持（如晴天、無衛(wèi)星火點）。自動過濾，系統(tǒng)不響應。2級告警回波特征疑似煙柱，但當前區(qū)域無衛(wèi)星火點、視頻無異常；或地形遮擋區(qū)的可疑回波，僅存在雷達算法端檢測。暫不推送，僅入庫備查。3級告警雷達識別為典型“矮、小、弱、擴散”型火災回波，且外部衛(wèi)星數據無法覆蓋（如云層遮擋），或POI信息為林地、無人區(qū)。建議推送用戶人工核查。4級告警火點回波強度大于18dBZ，空間擴展趨勢明顯，已匹配衛(wèi)星火點，POI為林地/草地區(qū)域。推送用戶系統(tǒng)報警。5級告警多源數據（雷達+衛(wèi)星）確認火點一致，區(qū)域風場支持蔓延趨勢，且歷史區(qū)域有山火記錄。推送強告警，建議應急響應。雷達火情數據接口請求URL（接口地址）例如：http://xxx.xx.x.x:port/reportFireDatapost請求方式post請求json字段請求json字段說明字段名必選類型說明radarSource是string報警源acquisitionTime是string火災時間，yyyy-MM-ddhh:mm:sslongitude是string經度latitude是string緯度detectSize是string探測次數areaSize是string面積大小，單位默認平方公里strengthGrade是string強度，單位默認dBZazimuth否string方位distance否string火情離雷達距離，單位默認公里countyName是string所屬縣location是string地點，火災地點dataId是string數據id，唯一標識（字符長度32）confidence是string置信度，山火數據的可信度timePicture否string時序圖，以base64格式傳輸pictureType否string圖片類型，png、gif等deptCode是string地市級編號返回參數返回參數參數名類型說明msgstring數據接?操作成功或操作失敗codeint操作結果編號200成功500失敗

（資料性）

火情回波單元識別條件回波強度條件回波單元強度小于53dBZ。回波尺度條件回波單元水平尺度在1km～40km之間?；夭ǜ叨葪l件回波單元高度在4.5km以下?；夭ㄎ恢脳l件回波單元整體不會大尺度移動，以擴散形式發(fā)展。相關系數條件回波單元相關系數小于0.7。差分反射率條件回波單元差分反射率一般大于4dB，很不均勻。

參考文獻[1]GB/T42189-2022衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術導則火情[2]QX/T621-2021氣象觀測資料質量控制天氣雷達[3]QX/T653-2022天氣雷達基數據和單站產品格式[4]QX/T668-2023天氣雷達組網產品數據格式NetCDF[5]黃克慧,朱景,黃以平,周必高,鐘建峰.基于多普勒天氣雷達的火情自動識別系統(tǒng)[J].氣象,2013,39(02):241-248.[6]陳永林,曹曉崗,邵玲玲,戴建華,陳雷.上海一次重大火災煙霧的雷達回波特征研究[J].氣象科學,2010,30(01):121-125.[7]黃克慧,谷風鳴,趙放,