基于天气雷达和GIS的流域降雨预警系统的设计和实现

摘要

近年来，极端天气、暴雨天气频繁发生，已对人们的生产和生活造成了诸多威胁，同时，随着新一代多普勒气象雷达应用的逐步普及，使得通过多普勒效应更加精确地测定区域降水量成为可能。因此基于新一代多普勒雷达技术建立更加精确的降雨预警系统，为提前做好预防、抢险救灾提供更为可靠的信息保证对国民生产生活有着重要意义。
　　因此，在新一代多普勒天气雷达以及 GIS相关技术研究基础上，通过分析多普勒天气雷达所得探测资料，设计并实现了符合实际应用的流域降雨预警软件，并通过本文详细阐述了该系统的设计与实现过程。该系统具有采集和预处理回波数据，显示回波数据、绘制降雨预警流域、查看系统故障及日志操作情况等功能，是雷达台站人员查看实时降水流域信息及监测天气雷达系统运行状况的必备工具。
　　本文首先介绍了研究背景和相关技术，并根据预警系统需求给出了预警系统软件的总体结构与功能模块划分，以及数据库和 GIS设计。系统采用模块化设计思想和多线程的编程方法，针对实际应用，划分成数据收集模块、雷达预处理模块、信息显示模块、控制系统模块、网络通信模块以及预警系统等若干模块。本文对各功能模块具体实现的设计思想与流程做了详尽的论述，特别研究了原始数据的转化过程，预警模块中雷达降雨算法PPS和降水监测PDF模块的主要实现过程，对如何纠正雷达波束阻碍（radar beam blockage），去除虚假的噪声和孤立值（outlier），地面回波/倾斜测试（tilt test）进行了详细说明。同时针对应用人员实际操作习惯，采用 GIS技术更加直观地对报警数据进行了展示，较原系统而言，新一代系统界面友好美观，操作便捷,功能相对全面、并集成了降雨流域预警系统。解决了之前软件功能单一、种类繁多、最后导致各系统频繁切换而导致查看繁琐的使用问题。
　　本文第六、七部分阐述了系统测试过程以及进一步努力方向，经测试，本系统软件的各项功能均符合设计要求，在新一代多普勒天气雷达系统研究中，为今后开发与应用提供了有益参考，还可以为日后的进一步天气过程分析提供有力的依据。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 本论文的结构安排

第二章 相关工具及平台简介

2.1 引言

2.2 软件开发环境简介

2.3 本章小结

第三章 系统需求分析

3.1 引言

3.2 系统功能需求描述

3.3 功能性需求

3.4 非功能性需求

3.5 可行性分析

3.6 系统特点

3.7 本章小结

第四章 系统总体设计

4.1 引言

4.2 系统开发方法论述

4.3 系统总体设计

4.4 软件各模块间的关系设计

4.5 数据库设计

4.6 GIS设计

4.7 系统各模块设计

4.8 本章小结

第五章 系统实现

5.1 引言

5.2 数据采集及预处理模块实现

5.3 信息显示模块实现

5.4 系统控制模块实现

5.5 网络通信模块实现

5.6 报警模块实现

5.7 本章小结

第六章 系统测试

6.1 引言

6.2 系统模块功能测试

6.3 系统集成测试

6.4 测试总结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 后续工作

致谢

参考文献