QX系列天氣雷達是由荷蘭Metasensing公司研發(fā)，安徽威德薩科技有限公司引進的一款采用X波段技術(shù)，具有全極化功能的多普勒天氣雷達。
X波段技術(shù)與全極化功能相結(jié)合，使得我公司天氣雷達擁有高精度監(jiān)測和小范圍應(yīng)用等特點；在雷達網(wǎng)絡(luò)中不僅可以監(jiān)測到小雨、中雨、暴雨，甚至可以監(jiān)測到細雨和局部陣雨，還可監(jiān)測二維風(fēng)向；雷達監(jiān)測范圍覆蓋率高，復(fù)雜區(qū)域亦可監(jiān)測。X波段高時空分辨率全極化天氣雷達可應(yīng)用于氣象監(jiān)測、山洪災(zāi)害防治、水資源管理、智慧城市、智慧海洋等多個領(lǐng)域。
圖一：QX系列天氣雷達可以抑制雜波和噪音；降水監(jiān)測精度高達亞毫米級，并且可以對降水速率進行實時反演和演示。
一、為何選擇X波段？
X-波段可以提供高時空分辨率的雷達數(shù)據(jù)，更適用于重點區(qū)域（如機場、港口、智慧城市）的高精度天氣監(jiān)測。
圖二：X波段雷達與C波段雷達反射率對比，X波段雷達反射率更高。
l波長越短，所能探測到的降雨粒子越小，空間分辨率越高，但是受云雨的衰減干擾越大。波長越長，所能探測到的降雨粒子越大，空間分辨率越低，但是受云雨的衰減干擾越小。
lX-波段可以提供更高的時空分辨率。
l低空覆蓋范圍相對較大。
l復(fù)雜地形中作為間隙補充雷達使用。
l在暴風(fēng)雨期間可監(jiān)測到更好的降雨特征信息。
l大幅改善對小雨的監(jiān)測能力。
l靠近地面，近地降水監(jiān)測對實際應(yīng)用更有意義。
l發(fā)射功率小，可以安置在人群密集地區(qū)。
X波段全極化多普勒天氣雷達技術(shù)優(yōu)勢分析，如下圖所示：
圖三：X波段提供超高時空分辨率/降雨量估算的參數(shù)化；全極化多普勒技術(shù)能夠達到光譜極化雷達數(shù)據(jù)/抑制雜波；相位式可估算特定差分相位/單向特定衰減。
二、為何使用全極化？
全極化（4偏振）在傳統(tǒng)雙極化（雙偏振）的基礎(chǔ)上，添加了兩種額外的極化（偏振）方式，可以獲取VV HH VH HV四種回波反饋，從而大幅提高雷達整體性能。
l 在單極化探測中，Z-R的關(guān)系來自于經(jīng)驗積累，預(yù)報精度在25%-40%之間。 雙極化探測中，Z-R的獲取是基于雷達波的物理屬性，云雨的衰減干擾很小。通過差分反射率因子和差分相移，Z-R的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確和精確，預(yù)報精度在30%-60%之間。全極化探測優(yōu)于雙極化探測，雙極化探測優(yōu)于單極化探測。全極化探測中，預(yù)報精度優(yōu)于60%
l 大幅增強對云層混合相態(tài)層的觀測精度，從而大幅提高對天氣事件和水文分類的認(rèn)知。
l大幅改善雜波、噪聲過濾效果。
l通過創(chuàng)新的多普勒計劃處理，在雜亂環(huán)境下保持高質(zhì)量像素。
全極化技術(shù)優(yōu)勢分析——反射率與差分反射率技術(shù)分析，如下圖所示：
圖四：全極化多普勒天氣雷達監(jiān)測降雨/降雪/冰晶以及融化層的反射率與差分反射率。
全極化技術(shù)優(yōu)勢分析——雜波處理技術(shù)分析，如下圖展示：
圖五：與單極化、雙極化天氣雷達相比，全極化多普勒天氣雷達能夠達到全濾噪效果。
三、為何選擇拋物面天線？
圖六：QX系列天氣雷達采用拋物面天線，使得雷達交叉極化能力強，抑噪效果好。
四、天氣雷達發(fā)展的必然趨勢
我國天氣雷達發(fā)展歷程大體分三個階段：
第1階段為20世紀(jì)60年代末到80年代的常規(guī)模擬天氣雷達階段，我國形成了由51部各種型號雷達組成的天氣觀測網(wǎng)，在局地災(zāi)害性天氣警報天氣作業(yè)等方面發(fā)揮了積極作用，但總體技術(shù)水平和應(yīng)用能力與發(fā)達國家相差20~30年。
第2階段為20世紀(jì)70年代到80年代的數(shù)字化天氣雷達階段，數(shù)字天氣雷達利用計算機技術(shù)對雷達回波強度信息進行數(shù)字化處理，生成各種準(zhǔn)定量的監(jiān)測、分析、預(yù)警產(chǎn)品，提高了信息加工、分析的處理速度，增強了雷達監(jiān)測預(yù)警能力。到20世紀(jì)90年代初，我國形成了由58部S波段和C波段數(shù)字化天氣雷達組成的基本探測站網(wǎng)，開展了區(qū)域聯(lián)防和數(shù)字拼圖，在災(zāi)害性天氣預(yù)警，短時預(yù)報水平和雷達定量估測降水等方面取得了長足進展，此階段在天氣雷達研制生產(chǎn)和應(yīng)用等方面與發(fā)達國家的差距仍有10~20年。
第3階段是20世紀(jì)90年代開始的多普勒天氣雷達階段，隨著國際天氣雷達技術(shù)發(fā)展的新趨勢和國家需求的增長，我國確定了發(fā)展新一代多普勒天氣雷達的思路，并相應(yīng)制定了新一代多普勒天氣雷達功能規(guī)格需求。多普勒天氣雷達采用全相參技術(shù)體制，在測定云和降水回波強度的同時，應(yīng)用多普勒技術(shù)獲取大氣風(fēng)場和湍流信息。多普勒天氣雷達是研究云和降水物理學(xué)，云動力學(xué)，監(jiān)測分析和預(yù)警災(zāi)害性天氣最有效的工具之一。
圖七
圖八
QX天氣雷達和雨量計相比，降雨測量結(jié)果較為一致；但是雷達監(jiān)測的采樣率及測雨連續(xù)性更好。
五、QX系列天氣雷達應(yīng)用案例
新一代高精度全極化X波段天氣雷達在國家山地防洪重大項目測試基地的使用：
圖九：QX60天氣雷達實際應(yīng)用案例
圖十：全國山洪災(zāi)害防治實驗示范基地測雨雷達站
全國山洪災(zāi)害防治實驗示范基地測雨雷達項目監(jiān)測結(jié)果，如下展示：
圖十一
圖十二
全國山洪災(zāi)害防治實驗示范基地測雨雷達項目中X波段天氣雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)與站點數(shù)據(jù)對比，如下展示：
圖十三
全國山洪災(zāi)害防治實驗示范基地測雨雷達項目中X波段天氣雷達監(jiān)測效果與C波段雷達監(jiān)測效果對比，如下展示：
圖十四
我公司QX系列天氣雷達產(chǎn)品可能擁有目前市場上存在的最高空間分辨率，使用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)和脈沖技術(shù)并具有全極化功能的天氣雷達。它硬件小巧，配套設(shè)施簡單；擁有獨特的地面濾波技術(shù)；擁有小于30米的高空間分辨率和小于40秒的超高時間分辨率，提供精準(zhǔn)降雨量估算的獨特的高精度系統(tǒng)；可以組網(wǎng)監(jiān)測，從而大幅提高監(jiān)測精度；特別適用于城市、河谷、水庫等地區(qū)的山洪災(zāi)害防治和氣象監(jiān)測、水資源管理、智慧城市、智慧海洋等多個領(lǐng)域。
X波段高時空分辨率全極化天氣雷達應(yīng)用領(lǐng)域：
“氣象監(jiān)測”——監(jiān)測日常降水，天氣、氣候預(yù)報。
“山洪災(zāi)害防治”——對山體地形進行實時監(jiān)測，對山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害做出科學(xué)預(yù)警監(jiān)測。
“水資源管理”——改善水文模型和預(yù)警系統(tǒng)、水資源系統(tǒng)管理、雨水儲存管理、水處理廠溢水處理等。
“智慧化城市管理”——對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種生活需求做出智能響應(yīng)。
“智慧海洋工程”——海洋信息系統(tǒng)是海洋管理能力的基礎(chǔ)。完善海洋信息采集與傳輸體系，幫助構(gòu)建自主安全可控的海洋云環(huán)境，達到智慧經(jīng)略海洋的目的。
六、安徽威德薩科技有限公司高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊
綜上所述，安徽威德薩科技有限公司（以下簡稱“威德薩公司”）在QX系列雷達推廣應(yīng)用中獲得了國內(nèi)相關(guān)專家和行業(yè)部門領(lǐng)導(dǎo)高度贊賞、極好評價，尤其是國家水利部水利科學(xué)研究院與威德薩公司合作，建設(shè)河南省欒川縣山洪爆發(fā)、洪水災(zāi)害監(jiān)測檢測、預(yù)警預(yù)報及防控基地，有效地防止了山洪暴發(fā)、洪水災(zāi)難產(chǎn)生的損失。研究成果業(yè)已獲得水利部主管部門組織的專家評審。
威德薩公司高端產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展前景十分看好，一是全極化QX系列雷達廣泛推廣應(yīng)用于城市、河谷、水庫、各類湖泊、礦山尾礦庫、長江、黃河及淮河等領(lǐng)域，發(fā)展前景十分看好；二是軍民融合合成孔徑雷達系列尖端智能裝備綜合技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先地位，達到了國際頂尖水平。威德薩公司開發(fā)、發(fā)明和創(chuàng)造潛力較大，合成孔徑系列雷達可用于各類橋梁、壩堤、大型建筑物、尾礦庫、機載、艦載，為推動國家、國防尖端技術(shù)領(lǐng)域科技進步將做出應(yīng)有貢獻；三是吸引歐洲尖端測量、監(jiān)測和多維大數(shù)據(jù)技術(shù)，推廣應(yīng)用三維激光掃描智能裝備，實現(xiàn)大規(guī)模、復(fù)雜條件的多維空間數(shù)據(jù)采集、處理，實現(xiàn)大范圍內(nèi)各類數(shù)據(jù)系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用和管理系統(tǒng)，是促進數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的支撐智能裝備。
在國內(nèi)外享有盛名的科學(xué)家、博士、研究員、董事長劉燕京先生的堅強領(lǐng)導(dǎo)下，威德薩公司將加快尖端智能制造核心部件、系統(tǒng)集成、試驗檢測產(chǎn)業(yè)化進程，集聚國內(nèi)外一流科技專家、企業(yè)家及投資商成為威德薩公司產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展團隊，為安徽省、馬鞍山市高端智能制造裝備產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出應(yīng)有貢獻，為馬鞍山市“生態(tài)福地、智造名城”升級版積極貢獻智慧和能力。
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