DB34/T 5238-2025 多波段天气雷达协同观测规范

　　ICS 07.060 CCS A 47

　　安徽省地方标准

　　DB34/T 5238—2025

　　多波段天气雷达协同观测规范

　　Specifications for collaborative observation of multi-band weather radars

　　2025 - 05 - 06 发布

　　2025 - 06 - 06 实施

　　安徽省市场监督管理局 发 布

　　DB34/T 5238—2025

　　目次

　　前

　　言 ........................................................................... II

　　1 范围 ................................................................................ 3

　　2 规范性引用文件 ...................................................................... 3

　　3 术语和定义 .......................................................................... 3

　　4 缩略语 .............................................................................. 4

　　5 协同观测准备 ........................................................................ 4

　　6 协同观测开展 ........................................................................ 5

　　7 数据处理 ............................................................................ 8

　　附 录 A (资料性) 多波段天气雷达协同观测布局示例.................................. 9

　　附 录 B (资料性) 多波段天气雷达观测模式切换方案................................. 10

　　参 考 文 献 ....................................................................... 13

　　I

　　DB34/T 5238—2025

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由安徽省气象局提出并归口。 本文件起草单位：安徽省大气探测技术保障中心、安徽省人工影响天气办公室、北京城市气象研究 院、安徽省公共气象服务中心、合肥市气象局、安徽省水文局、中国民用航空华东地区空中交通管理局 安徽分局、滁州市气象局、四创电子股份有限公司。 本文件主要起草人：张广元、董德保、鲁德金、李思腾、姚叶青、邓学良、杨玉喜、李京兵、褚保 亮、周先锋、何越、张宁歆、吴从飞、李燕峰、潘莹莹、张靖。

　　II

　　多波段天气雷达协同观测规范

　　DB34/T 5238—2025

　　1 范围

　　本文件规定了多波段天气雷达协同观测的准备、开展和数据处理的内容和要求。 本文件适用于速调管和全固态两种体制S波段、C波段大型多普勒天气雷达与X波段小型多普勒天气 雷达协同开展强对流天气观测。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本 文件。

　　QX/T 653 天气雷达基数据和单站产品格式 QX/T 668 天气雷达组网产品数据格式 NetCDF

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　协同观测 collaborative observation 基于软件系统，控制多波段天气雷达执行协同策略，联合开展对龙卷、冰雹和强降水等强对流天气 的观测，从而获取比单一波段天气雷达组网观测更高时空分辨率、覆盖范围和响应时效的数据产品。

　　元数据 metadata 反映天气雷达站名、站号、型号、经纬度、海拔高度等站点信息，以及天气雷达参数的数据。 [来源：QX/T 621—2021，3.4]

　　消隐 spot blanking 在天线运行的特定方位角/俯仰角区间关闭电磁发射的功能。 [来源：QX/T 462—2018，3.6]

　　天气雷达组网产品 weather radar mosaic products 由多部天气雷达的观测数据或多部天气雷达的产品数据组合或融合处理，反映一定时间、空间范围 的云和降水粒子的强度、运动速度等物理参数的产品。 [来源：QX/T 668—2023，3.2]

　　观测模式 observation modes 雷达为适应不同的目标、不同的环境或不同的使用情况而采用的波束扫描模式。 [来源：GB/T 3784—2009，2.2.1.16，有修改]

　　3

　　DB34/T 5238—2025

　　自适应观测 adaptive observation 天气雷达根据环境变化、天气特征及发展的情况，自动采用相适应的扫描模式。 [来源：GB/T 3784—2009，2.2.1.36，有修改]

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。 RHI：距离高度显示(Range-Height Indicator) PPI：平面位置显示(Plane Position Indicator) VCP：体积覆盖模式(Volume Coverage Pattern) CREF：组合反射率(Composite Reflectivity) ET：回波顶高(Echo Tops) VIL：垂直累计液态水含量(Vertically Integrated TVS:龙卷涡旋特征(Tornado Vortex Signature)

　　Liquid

　　Water)

　　5 协同观测准备

　　天气雷达统计

　　5.1.1 统计对象

　　参与协同观测的天气雷达须取得所属管理机构同意且不影响业务运行，应包括固定式天气雷达和 车载、方舱等两类移动式天气雷达。

　　5.1.2 天气雷达功能性能要求

　　参与协同观测的天气雷达功能性能应满足以下要求： a) 天气雷达系统和各分机工作状态正常; b) 具备 Web Service、TCP/IP 等一种或多种传输控制协议标准接口，能够快速收发监控信息、运

　　行状态和观测指令，可实现与其他天气雷达、协同观测系统的交互，能按预设时间段和扫描模 式进行程控运行; c) 支持 RHI、PPI、VCP、扇扫和任意指向扫描模式;扫描方位角、扫描俯仰角、扫描速度、脉冲 宽度、脉冲重复频率和脉冲采样数以及单/双偏振模式等可通过软件远程配置; d) 数据产品格式应符合或通过转换后能符合 QX/T 653 规定。

　　5.1.3 天气雷达布局要求

　　参与协同观测的天气雷达应包括1部及以上S/C波段天气雷达和2部及以上X波段天气雷达，并满足 以下布局要求(示例见附录A)：

　　a) S/C 波段天气雷达探测范围应覆盖协同观测区域和 X 波段天气雷达探测范围，协同观测区域应 在 1 部及以上 X 波段天气雷达探测范围内;

　　b) 在山地、丘陵、风电设备周边等地物遮挡明显的地区，宜通过布设移动天气雷达，减少天气雷 达探测盲区。

　　5.1.4 信息收集

　　4

　　DB34/T 5238—2025

　　统计满足5.1.1、5.1.2和5.1.3条规定的天气雷达数量(记为N)，收集天气雷达元数据和网络通信 接口等信息。

　　协同观测系统

　　协同观测系统功能性能要求应包括但不限于： a) 具备多波段天气雷达数据融合、协同观测策略制定、天气雷达控制和状态监控等功能; b) 支持人机交互，资源环境满足“N+1”部天气雷达协同观测数据处理、任务调度、策略运算和

　　监控信息收发等需求。

　　制定工作方案

　　协同观测组织单位负责制定工作方案，内容应包括但不限于： a) 观测任务、目标和区域; b) 参与单位、岗位职责和人员分工; c) 关键技术说明及培训; d) 数据共享共用方式; e) 工作进度安排; f) 存在风险和应急预案; g) 保障措施。

　　设备调试

　　设备调试应完成以下目标： a) S波段、C波段天气雷达完成VCP11(D)、VCP21(D)和VCP31(D)等3种扫描模式配置，数据生

　　成及产品显示均正常; b) X波段天气雷达完成龙卷模式、冰雹模式、降水模式或其他自定义模式的配置(见附录B)，数

　　据生成及产品显示均正常; c) 对可能会影响天气雷达运行状态的自然障碍物、电磁干扰、易受天气雷达辐射影响的人员生活

　　区或其他建(构)筑物所在区域配置消隐区; d) 协同观测系统运行稳定，功能正常。

　　协同观测演练

　　应按以下步骤完成协同观测演练： a) 协同观测系统录入天气雷达信息，检查与各部天气雷达实时网络通信是否正常; b) 检查多波段天气雷达与协同观测系统之间监控信息的传输是否正常; c) 检查多波段天气雷达与协同观测系统之间观测数据的传输是否正常; d) 检查 X 波段天气雷达与协同观测系统之间的控制指令收发及执行是否正常。

　　6 协同观测开展

　　警戒观测

　　6.1.1 S 波段、C 波段天气雷达运行 VCP21(D)模式，X 波段天气雷达运行降水模式。 6.1.2 协同观测系统生成符合 QX/T 668 规定的多波段天气雷达组网产品，并重点关注 CREF≥35dBZ 的 区域。

　　5

　　DB34/T 5238—2025 协同观测策略

　　6.2.1 基本要求 协同观测基本要求包括： a) 优先实现对龙卷、冰雹和强降水等3类强对流天气的观测; b) 能够智能判别天气类型和形势发展; c) 自动调整观测策略，并支持人工干预; d) 自动生成并保存观测日志，包括观测时间、策略生成及执行结果、设备状态等信息。

　　6.2.2 协同观测策略制定 6.2.2.1 协同观测策略实现流程见图 1。

　　图1 多波段天气雷达协同观测流程图 6.2.2.2 强回波区域识别：根据反射率阈值、面积阈值进行区域识别，并权衡区域的面积、反射率强 度均值、极值等属性提取强回波区域，提取流程见图 2。

　　6

　　DB34/T 5238—2025

　　PPI数据 (0.5°，可调)

　　阈值法保留强回 波区(>35dBZ)

　　周围有数据点大 于50%的保留

　　径向-方位角扫描 法初步定位每个

　　重点观测区域

　　每个重点观测区 域边界位置信息

　　坐标转换

　　计算每个区域的权重

　　每个区域的面积

　　每个区域的 最大强度

　　每个区域的 平均强度

　　每个区域的 面积变化量

　　每个区域的 最大强度变化量

　　每个区域的 平均强度变化量

　　每个区域的 质心坐标

　　坐标转换

　　相同重点观测 区域识别模块

　　相同重点观测区 域变化值计算

　　方位角-径向扫描 法进一步定位

　　径向-方位角扫描 法最终定位每个

　　重点观测区域

　　每个区域的 质心坐标

　　(前一时刻)

　　每个区域的面积 (前一时刻)

　　每个区域的 最大强度

　　(前一时刻)

　　每个区域的 平均强度

　　(前一时刻)

　　图2 强回波区域信息提取流程图

　　6.2.2.3 强回波区域优先级排序：根据每个区域内最大强度、平均强度、区域面积、最大强度变化量、 平均强度变化量、面积变化量等 6 个参数计算各强回波区域的权重值，计算方法见式(1)。

　　???? = ????? + (??????? ?̅??̅??) + (∆?∆???? ∆?∆?????? ∆?̅∆??̅??) ········································· (1)

　　式中：

　　S ——当前强回波观测区域的面积;

　　S max Z m Zmmax

　　——PPI内所有强回波区域中最大的面积; ——当前重点观测区域中回波强度最大值; ——PPI内所有强回波区域中最大峰值的回波强度;

　　Z ——当前强回波区域的平均回波强度;

　　Zmax ——PPI内所有强回波区域平均回波强度最大值; S ——当前强回波区域面积的变化值(当前时刻与前一时刻的变化);

　　Smax ——PPI内所有强回波区域中面积变化最大值;

　　Zm ——当前强回波强于最大峰值强度的变化值; Zm ——PPI内所有强回波区域中最大峰值强度变化的最大值;

　　max

　　Z ——当前强回波区域平均强度变化值;

　　Zmax ——PPI内所有强回波区域中平均强度变化的最大值。

　　6.2.2.4 观测模式切换：基于强回波区域的质心位置与天气雷达的位置，判识观测位置最优的 X 波段 天气雷达执行 RHI、扇扫或其他自定义扫描模式;其余 X 波段天气雷达和 S 波段、C 波段天气雷达根据 识别的天气类型执行相应扫描模式;多波段天气雷达观测模式切换方案见附录 B。

　　7

　　DB34/T 5238—2025

　　6.2.2.5 观测数据实时上传至协同观测系统，继续生成下一时次的组网拼图产品。

　　协同观测启动

　　6.3.1 预报员主导判断强对流天气活动周期，由协同观测组织单位发布启动指令。 6.3.2 天气雷达执行当前协同观测策略启动协同观测。

　　协同观测开展

　　6.4.1 6.4.2 6.4.3

　　根据天气实况与天气雷达协同观测结果匹配情况，适时调整协同观测策略。 应安排值守人员监控设备状态报警、维护维修、数据传输、观测模式调整等情况。 当设备、软件系统和通信等出现故障时，由组织单位联系厂家或专业人员处置。

　　协同观测终止

　　预报员主导判断强对流天气过程完全结束后，由组织单位发布协同观测终止指令。

　　7 数据处理

　　数据质控 按照QX/T 621规定完成天气雷达协同观测数据的质量控制。

　　产品生成 生成并显示多波段天气雷达协同观测产品，包括但不限于融合反射率因子、融合风场反演、融合降 水估测、强天气识别和预警等产品。

　　数据备份 使用移动存储设备进行数据备份，按照观测时间、雷达类型、观测日期、数据产品类型等区分。

　　效果评估 7.4.1 组织参与单位复盘，对设备及系统运行稳定性、协同观测策略适配度、雷达观测模式切换方案、 拼图产品可用性等开展效果评估。 7.4.2 选取典型个例，采用多源资料比对、数值模式检验等方法，评估当次协同观测数据产品质量。

　　产品发布 对通过效果评估的协同观测产品，按照组织单位业务管理要求，向相关单位和社会发布。

　　8

　　附录A (资料性) 多波段天气雷达协同观测布局示例

　　A.1 图 A.1 给出了多波段天气雷达协同观测的基本布局示例。

　　DB34/T 5238—2025

　　说明： ——实线圆为 S 波段、C 波段天气雷达有效探测区域，红色圆心代表天气雷达位置; ——虚线圆为 X 波段天气雷达有效探测区域，黑色圆心代表天气雷达位置; ——黑色实线方形近似为多波段天气雷达协同观测警戒区域; ——蓝色虚线方形近似为多波段天气雷达协同观测最佳区域; ——r 为 X 波段天气雷达定量探测能力半径长度，一般为 75km; ——R 为 S 波段、C 波段天气雷达定量探测能力半径长度，分别为 230km、200km。

　　图A.1 多波段天气雷达协同观测基本单元布局示例图 A.2 图 A.2 给出了平原地区 3 部及以上 X 波段天气雷达参与协同观测时的优化布局示例。

　　说明： ——黑色圆心代表 X 波段天气雷达位置，r 为 X 波段天气雷达定量探测能力半径长度，一般为 75km; ——Dr 为 X 波段天气雷达最优间距，一般约为 r/1.5。

　　图A.2 平原地区多部 X 波段天气雷达协同观测优化布局示例图

　　B A

　　9

　　DB34/T 5238—2025 附录B (资料性)

　　多波段天气雷达观测模式切换方案 B.1 S/C 波段天气雷达观测模式切换 B.1.1 S/C波段天气雷达自适应观测

　　图B.1给出了S波段、C波段天气雷达的自适应观测逻辑流程图。

　　说明： ——观测半径 150km 范围内，组合反射率因子达到 18dBZ(可配置)的回波总面积视作弱回波面积，记为 A1; ——观测半径 150km 范围内，组合反射率因子达到 35dBZ(可配置)的回波总面积视作强回波面积，记为 A2; ——观测半径 150km 范围内，统计 ET 值≥8km(可配置)的累积面积，记为 AET; ——观测半径 150km 范围内，统计 VIL 值≥15kg/m2(或 20 kg/m2)(可配置)的累积面积，记为 AVIL。

　　图B.1 S 波段、C 波段天气雷达自适应观测逻辑流程图 B.1.2 观测模式切换初始阈值 B.1.2.1 VCP11(D)模式适用于强对流天气观测，判断条件需满足以下任一个：

　　——A2 (35dBZ)≥100km2(可配置)，并且AET≥20km2(可配置); ——AVIL(VIL值≥20kg/m2)≥20km2(可配置)。 B.1.2.2 VCP21(D)模式适用于一般(稳定)性降水的观测，判断条件需满足以下全部条件： ——A2 (35dBZ)<100km2(可配置)，或AET<20km2(可配置); ——AVIL(VIL值≥20kg/m2)<20km2(可配置); ——A1(18dBZ)≥1000km2。 B.1.2.3 VCP31(D)适用于晴空的观测，判断条件需满足以下条件： ——A1(18dBZ)<1000km2。

　　10

　　DB34/T 5238—2025 B.1.3 人工干预观测模式切换

　　表B.1给出了人工干预S/C波段天气雷达观测模式切换的触发条件。 表 B.1 S/C 波段天气雷达人工干预观测模式切换的触发条件

　　序号

　　观测模式

　　1

　　降水观测模式 1

　　2

　　降水观测模式 2

　　3

　　晴空观测模式

　　对应体扫表 VCP11(D) VCP21(D) VCP31(D)

　　运行优先级

　　默认触发条件(可配置)

　　满足下列条件之一：

　　高

　　(1)AVIL≥10km2

　　(2)A2≥100km2 且 AET≥15km2

　　应满足以下全部条件： (1) AVIL<10km2 中 (2) A2<100km2 或 AET<15km2 (3) A1≥1000km2

　　低

　　A1<1000km2

　　B.2 X 波段天气雷达观测模式切换

　　B.2.1 回波特征统计

　　基于质量控制后的多波段天气雷达组合反射率数据，剔除非气象回波的影响并统计以下回波参数： ——回波面积A1：组合反射率因子达到18dBZ(可配置)的回波总面积; ——回波面积A2：组合反射率因子达到35dBZ(可配置)的回波总面积; ——回波面积A3：在距离雷达10～75km(可配置)、高度大于6km(可配置)的空间内，反射率因子 大于35dBZ(可配置)的总面积。

　　B.2.2 龙卷模式切换要求

　　当前扫描范围内有强回波存在、A2≥80km2(可配置)且连续2个体扫识别出TVS产品时，判断可能发 生龙卷。表B.2给出了X波段天气雷达龙卷模式的体扫配置情况。

　　表 B.2 X 波段天气雷达龙卷模式体扫配置表

　　序号 仰角 天线转速

　　(°)

　　(°/s)

　　1

　　0.5

　　25

　　2

　　0.5

　　20

　　3

　　0.95

　　25

　　4

　　0.95

　　20

　　5

　　1.4

　　25

　　6

　　1.4

　　20

　　7

　　2.3

　　15

　　8

　　3.2

　　15

　　9

　　4.1

　　15

　　处理方式

　　CS CD CS CD CS CD BATCH BATCH BATCH

　　监测模式

　　重复频率 脉冲数

　　(Hz)

　　(个)

　　900

　　32

　　-

　　-

　　900

　　32

　　-

　　-

　　900

　　32

　　-

　　-

　　900

　　16

　　900

　　16

　　900

　　16

　　多普勒模式

　　重复频率 脉冲数

　　(Hz)

　　(个)

　　-

　　-

　　1600

　　72

　　-

　　-

　　1600

　　72

　　-

　　-

　　1600

　　72

　　1600

　　67

　　1600

　　67

　　1600

　　67

　　径向探测距离 (km)

　　150 75 150 75 150 75 150/75 150/75 150/75

　　B.2.3 冰雹模式切换要求

　　11

　　DB34/T 5238—2025

　　当前扫描范围内有强回波存在、A2≥80km2(可配置)、回波高度较高且A3≥20km2(可配置)时，采 用基于模糊逻辑的隶属函数，在风暴单体识别的基础上，生成冰雹概率值，超过一定概率判断为可能发 生冰雹。表B.3给出了X波段天气雷达冰雹模式的体扫配置情况。

　　表 B.3 X 波段天气雷达冰雹模式体扫配置表

　　监测模式

　　天线转速

　　序号 仰角(°)

　　处理方式 重复频率 脉冲数

　　(°/s)

　　(Hz)

　　(个)

　　1

　　0.5

　　15

　　CS

　　900

　　54

　　2

　　1.4

　　15

　　CS

　　900

　　54

　　3

　　2.3

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　4

　　3.2

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　5

　　4.1

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　6

　　5.0

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　7

　　5.9

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　8

　　6.8

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　9

　　7.7

　　15

　　BATCH

　　900

　　8

　　10

　　14.0

　　15

　　CDX

　　-

　　-

　　11

　　16.7

　　15

　　CDX

　　-

　　-

　　多普勒模式

　　重复频率 脉冲数

　　(Hz)

　　(个)

　　-

　　-

　　-

　　-

　　1600

　　81

　　1600

　　81

　　1600

　　81

　　1600

　　81

　　1600

　　81

　　1600

　　81

　　1600

　　81

　　1450

　　87

　　1600

　　96

　　径向探测 距离(km)

　　150 150 150/75 150/75 150/75 150/75 150/75 150/75 150/75 85 75

　　B.2.4 通用降水模式切换要求

　　龙卷、冰雹外的其它强对流天气，均适用降水模式。表B.4给出了X波段天气雷达降水模式的体扫配 置情况。

　　表 B.4 X 波段天气雷达降水观测模式配置表

　　序号

　　1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

　　仰角(°)

　　0.5 0.5 0.95 0.95 1.4 1.4 2.3 3.2 4.1 5.0

　　天线转速 (°/s)

　　22.5 30 22.5 30 22.5 30 15 12.5 12.5 12.5

　　处理方式

　　CS CD CS CD CS CD BATCH BATCH BATCH BATCH

　　监测模式

　　重复频率 (Hz)

　　脉冲数 (个)

　　900

　　36

　　-

　　-

　　900

　　36

　　-

　　-

　　900

　　36

　　-

　　-

　　900

　　16

　　900

　　16

　　900

　　16

　　900

　　16

　　多普勒模式

　　重复频率 (Hz)

　　脉冲数 (个)

　　-

　　-

　　1600

　　48

　　-

　　-

　　1600

　　48

　　-

　　-

　　1600

　　48

　　1600

　　67

　　1600

　　86

　　1600

　　86

　　1600

　　86

　　径向探测 距离(km)

　　150 75 150 75 150 75 150/75 150/75 150/75 150/75

　　B.2.5 自定义观测模式 包括RHI、PPI、立体扫描、扇扫及其他自定义模式，协同观测组织单位可以根据目标天气特点和业

　　务科研需求自行配置。

　　12

　　参考文献

　　[1] GB/T 3784—2009 电工术语 雷达 [2] QX/T 462—2018 C波段双线偏振多普勒天气雷达

　　DB34/T 5238—2025

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