本技术涉及短时降雨预报和遥感协同观测领域，尤其涉及一种基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法和系统。
背景技术：
1、降雨预报是一种气象服务，通过对气象数据的分析，预测未来一段时间内某一地区降雨的可能性和强度。而短时(短临)降雨预报是指对短时间内(通常几小时到一天内)降雨的可能性和强度进行预测的气象服务。这种预报对于实时应急管理至关重要，能够帮助相关部门及时做出响应，比如发布预警信息，启动应急措施，避免或减少由强对流天气带来的影响。
2、相关技术中，国内外气象业务预报部门主要使用光流等传统方法进行短临预报；目前主流的天气预报方法还有中尺度数值预报，以及基于人工智能的短临降雨预报等，后者主要结合深度学习，利用大量的历史样本数据的学习，生成短临预报的深度序列预测模型，该方法依赖大量的历史数据，以及模型对于不同地形、环境的调优，比较依赖外部资源和条件。
3、然而，相关技术中进行降雨短临预报的方法一般需要复杂的系统设计，难以实现快速且准确的降雨短临预报工作。
技术实现思路
1、本技术提供了基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法和系统，可以基于毫米波测云仪采集的产品数据，再通过对产品数据进行计算以及对目标云系的发展状态进行识别，实现对短时局地降雨的准确判断。
2、第一方面，本技术提供一种基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法，应用于降雨预报系统，该方法包括：
3、在毫米波测云仪向气象目标发射微波信号后，实时接收微波信号反射的回波信号，该气象目标为需要进行短临降雨预判的云层；
4、依据回波信号确定气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息；
5、通过显控软件将功率谱分布信息和多普勒频移信息转换成不同产品数据的空间分布图，该产品数据包括反射率因子、径向速度和水含量；
6、按照设定的对流层高度和设备距离库分辨率分别对产品数据进行积分计算，得到对流层高度以下区域的水汽强度、水汽速度和液水含量；
7、获取预设时间段内产品数据分别对应的云底高度变化量；
8、若检测到水汽强度、水汽速度和液水含量均超过对应预设阈值，且产品数据分别对应的云底高度变化量均超过高度变化阈值，则判定气象目标在预设时间内存在短临降雨。
9、通过上述实施例，降雨预报系统通过毫米波测云仪获取气象目标的功率谱分布和多普勒频移信息，转换成反射率因子、径向速度、水含量等产品数据，并对其进行积分计算得到水汽强度、水汽速度和液水含量。再结合云底高度变化量，综合判断是否将出现短时降雨。该方法利用毫米波雷达的多维数据识别云系发展状态，进而实现对短时局地降雨的快速、准确预判。
10、在一些实施例中，依据回波信号确定气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息的步骤，具体包括：
11、对回波信号进行第一次转换处理，得到模拟中频信号，该第一次转换处理包括放大、滤波和下变频；
12、通过数字中频信号处理器对模拟中频信号进行第二次转换处理，得到数字i/q信号，该第二次转换处理包括触发信号产生、中频激励信号产生、a/d转换、数字下变频和脉冲压缩；
13、通过数据处理控制分系统对数字i/q信号进行第三次转换处理，输出气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息，该第三次转换处理包括数字脉压处理、相干积累、快速傅里叶变换、非相干积累和多普勒频移分析。
14、通过上述实施例，降雨预报系统对接收回波信号先后进行三次转换处理，依次转换为模拟中频信号、数字i/q信号，最终输出气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息。该过程将回波信号转换成可以进行天气预测分析的产品数据，为后续生成空间分布图奠定了数字基础。
15、在一些实施例中，按照设定的对流层高度和设备距离库分辨率分别对产品数据进行积分计算，得到对流层高度以下区域的水汽强度、水汽速度和液水含量的步骤，具体包括：水汽强度、水汽速度和液水含量的积分计算公式分别为：
16、其中，h为对流层高度，p为设备距离库分辨率，n为总的积分点数，k为高度值，z为反射率因子，v为径向速度，c为水含量，为水汽强度，为水汽速度，为液水含量。
17、通过上述实施例，降雨预报系统可以依据积分计算公式对反射率因子、径向速度、水含量的产品数据进行加和积分，得到整个对流层高度以下区域的水汽强度、水汽速度和液水含量。
18、在一些实施例中，在获取预设时间段内产品数据分别对应的云底高度变化量的步骤之前，还包括：
19、获取不同产品数据对应的有效高度阈值；
20、确定不同产品数据对应的云底高度，该云底高度大于或等于对应的有效高度阈值。
21、通过上述实施例，降雨预报系统通过设置有效高度阈值，排除了无效云底高度数据对降雨判断的影响，同时考虑到不同产品数据对应的有效云底高度存在差异，针对不同产品数据设置对应的有效高度阈值，提高了降雨判断的准确性。
22、在一些实施例中，若检测到水汽强度、水汽速度和液水含量均超过对应预设阈值，且产品数据分别对应的云底高度变化量均超过高度变化阈值，则判定气象目标在预设时间内存在短临降雨的步骤，具体包括：
23、确定6个判断量，该判断量包括水汽强度、水汽速度、液水含量、水汽强度对应的云底高度变化量、水汽速度对应的云底高度变化量和液水含量对应的云底高度变化量；
24、若检测到存在5个及以上的判断量超过对应阈值，则判定气象目标在预设时间内存在短临降雨。
25、通过上述实施例，降雨预报系统选取了6个判断量，当其中5个及以上的判断量超过各自阈值时，即判定将出现短时降雨。相比单一参数判定，该方法充分利用了多参数的互补性，提高了降雨预判的可靠性和准确性。
26、在一些实施例中，在依据回波信号确定气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息的步骤之后，还包括：
27、依据功率谱分布信息绘制水汽强度和液水含量随时间的变化曲线；
28、依据多普勒频移信息绘制水汽速度随时间的变化曲线。
29、通过上述实施例，降雨预报系统可以依据回波信号绘制出水汽强度、水汽速度和液水含量随时间的变化曲线，通过直观的曲线变化，可以实时监测云系的变化趋势，为短时局地的降雨判断提供依据，同时也为人工研判提供了辅助。
30、在一些实施例中，在确定不同产品数据对应的云底高度的步骤之后，还包括：
31、绘制不同产品数据对应的云底高度随时间的变化曲线。
32、通过上述实施例，降雨预报系统可以绘制不同产品数据云底高度随时间的变化曲线，进而向用户直观展现云系的垂直发展趋势，从而进一步提高降雨预判的准确性。
33、第二方面，本技术提供一种降雨预报系统，该降雨预报系统包括：一个或多个处理器和存储器；
34、该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该降雨预报系统可以实现上述实施例提供的一种基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法，此处不再赘述。
35、第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当该指令在降雨预报系统上运行时，使得该降雨预报系统可以实现上述实施例提供的一种基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法，此处不再赘述。
36、第四方面，本技术提供一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在降雨预报系统上运行时，使得该降雨预报系统可以实现上述实施例提供的一种基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法，此处不再赘述。
37、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
38、1、降雨预报系统通过毫米波测云仪获取气象目标的功率谱分布和多普勒频移信息，转换成反射率因子、径向速度、水含量等产品数据，并对其进行积分计算得到水汽强度、水汽速度和液水含量。再结合云底高度变化量，综合判断是否将出现短时降雨。该方法利用毫米波雷达的多维数据识别云系发展状态，进而实现对短时局地降雨的快速、准确预判。
39、2、降雨预报系统通过设置有效高度阈值，排除了无效云底高度数据对降雨判断的影响，同时考虑到不同产品数据对应的有效云底高度存在差异，针对不同产品数据设置对应的有效高度阈值，提高了降雨判断的准确性。此外，降雨预报系统选取了6个判断量，当其中5个及以上的判断量超过各自阈值时，即判定将出现短时降雨。相比单一参数判定，该方法充分利用了多参数的互补性，提高了降雨预判的可靠性和准确性。
40、3、降雨预报系统可以依据回波信号绘制出水汽强度、水汽速度和液水含量随时间的变化曲线，通过直观的曲线变化，可以实时监测云系的变化趋势，为短时局地的降雨判断提供依据，同时也为人工研判提供了辅助。同时，降雨预报系统还可以绘制不同产品数据云底高度随时间的变化曲线，进而向用户直观展现云系的垂直发展趋势，从而进一步提高降雨预判的准确性。
1.一种基于毫米波测云仪多维产品数据的降雨预判方法，应用于降雨预报系统，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述回波信号确定气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息的步骤，具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照设定的对流层高度和设备距离库分辨率分别对所述产品数据进行积分计算，得到对流层高度以下区域的水汽强度、水汽速度和液水含量的步骤，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取预设时间段内所述产品数据分别对应的云底高度变化量的步骤之前，还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若检测到所述水汽强度、水汽速度和液水含量均超过对应预设阈值，且所述产品数据分别对应的云底高度变化量均超过高度变化阈值，则判定所述气象目标在预设时间内存在短临降雨的步骤，具体包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述依据所述回波信号确定气象目标的功率谱分布信息和多普勒频移信息的步骤之后，还包括：
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述确定不同产品数据对应的云底高度的步骤之后，还包括：
8.一种降雨预报系统，其特征在于，所述降雨预报系统包括：一个或多个处理器和存储器；所述存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，所述一个或多个处理器调用所述计算机指令以使得所述降雨预报系统执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在降雨预报系统上运行时，使得所述降雨预报系统执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在降雨预报系统上运行时，使得所述降雨预报系统执行如权利要求1-7中任一项所述的方法。
