Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6929908B2 - Snow cover distribution estimation device and method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6929908B2 - Snow cover distribution estimation device and method - Google Patents

Snow cover distribution estimation device and method Download PDF

Info

Publication number
JP6929908B2
JP6929908B2 JP2019165381A JP2019165381A JP6929908B2 JP 6929908 B2 JP6929908 B2 JP 6929908B2 JP 2019165381 A JP2019165381 A JP 2019165381A JP 2019165381 A JP2019165381 A JP 2019165381A JP 6929908 B2 JP6929908 B2 JP 6929908B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
observation
snow
result
mesh
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019165381A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021043066A (en
Inventor
文彦 水谷
文彦 水谷
小林 哲也
哲也 小林
淳史 渡邊
淳史 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2019165381A priority Critical patent/JP6929908B2/en
Publication of JP2021043066A publication Critical patent/JP2021043066A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6929908B2 publication Critical patent/JP6929908B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

この発明の実施形態は、積雪量分布推定装置及び方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a snow cover distribution estimation device and a method.

空港における気象観測では、単偏波型の気象レーダが用いられてきたが、単偏波型では観測したレーダ情報から降水粒子の判別を行うことができず、特に重要な滑走路上空の粒子が雨なのか雪なのかを判別することができなかった。その後、二重偏波型の気象レーダが登場し、観測で得られる偏波パラメータを用いて降水粒子の判別を行う技術によって、レーダで観測された降水粒子が雨なのか雪なのか、などの情報が得られるようになった。 Single-polarized weather radar has been used for meteorological observations at airports, but it is not possible to distinguish precipitation particles from the observed radar information in the single-polarized type, and particles over the runway, which are particularly important, are found. I couldn't tell if it was raining or snowing. After that, a dual-polarization type weather radar appeared, and by the technology that discriminates precipitation particles using the polarization parameters obtained by observation, whether the precipitation particles observed by the radar are rain or snow, etc. Information is now available.

上記二重偏波型の気象レーダでは、降水粒子の判別精度を向上させる方法として、一般に、雲内を直接観測して得られる降水粒子の種類とレーダで観測して得られる偏波パラメータから判別される降水粒子の種類とを照合してレーダから降水粒子を判別するための処理パラメータを調整する方法がとられている。ただし、この方法は、限られた事例での検証であるため、時々刻々と変化し、豊かな地域性をもつ気象現象、特に降雪現象に対して、常に最適な処理パラメータを適用し、精度の高い判別結果を得ることは難しい。 In the above-mentioned dual polarization type weather radar, as a method of improving the discrimination accuracy of precipitation particles, it is generally discriminated from the type of precipitation particles obtained by directly observing the inside of a cloud and the polarization parameters obtained by observing with a radar. A method is adopted in which the processing parameters for discriminating the precipitation particles from the radar are adjusted by collating with the type of the precipitation particles to be generated. However, since this method is a verification in a limited number of cases, the optimum processing parameters are always applied to the meteorological phenomenon with rich regional characteristics, especially the snowfall phenomenon, which changes from moment to moment, and the accuracy is improved. It is difficult to obtain a high discrimination result.

一方、降雪量、または積雪量という点に注目すると、従来の気象観測では、ある特定地点(例えばアメダス地点など)での情報が空間的に疎な情報としてだけ提供されている。また、滑走路においては、設置点直上の雪質(乾いた雪、湿った雪など)や積雪量を光学的手法によって観測して、1次元(点)で精度の高い情報が取得できる「埋没型滑走路雪氷モニタリングセンサ」が提供されている。 On the other hand, focusing on the amount of snowfall or snowfall, in conventional meteorological observation, information at a specific point (for example, AMeDAS point) is provided only as spatially sparse information. In addition, on the runway, the snow quality (dry snow, wet snow, etc.) and the amount of snow just above the installation point can be observed by an optical method, and highly accurate information can be obtained in one dimension (point). A "type runway snow / ice monitoring sensor" is provided.

しかしながら、上記の手法では、ある地点での降雪・積雪情報が精度よく得られたとしても、ある範囲の平面的な降雪・積雪情報(以下、面的情報)を得るためには多地点の観測と解析処理が必要となる。例えば滑走路の場合、ある地点での積雪量の把握だけでなく、平面的な積雪量の分布を示す面的情報が、滑走路の整備や航空機の安全な離着陸に大変重要な情報となるが、上記の点観測による手法では、その面的情報を取得することが困難である。 However, with the above method, even if snowfall / snow cover information at a certain point can be obtained accurately, observation at multiple points can be obtained in order to obtain flat snowfall / snow cover information (hereinafter referred to as area information) in a certain range. And analysis processing is required. For example, in the case of a runway, not only grasping the amount of snowfall at a certain point, but also surface information showing the distribution of the amount of snowfall on a flat surface is very important information for runway maintenance and safe takeoff and landing of aircraft. , It is difficult to obtain the area information by the above point observation method.

このような面的情報を取得できることが気象レーダの利点であるが、レーダ情報で得られる降水粒子判別の結果や雨量強度(ないし降雪強度)は、地面から一定の上空での情報であるため、地上で観測される状況とは異なる場合が多くある。したがって、気象レーダで得られた上空の面的な気象情報から地上の特定領域における積雪量分布を推定することは精度の点で問題があった。 It is an advantage of the meteorological radar that such surface information can be acquired, but since the result of precipitation particle discrimination and the rainfall intensity (or snowfall intensity) obtained from the radar information are information in a certain sky above the ground. It is often different from what is observed on the ground. Therefore, it is problematic in terms of accuracy to estimate the snow cover distribution in a specific area on the ground from the surface weather information obtained by the weather radar.

特開2016−170069号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-170069

埋没型滑走路雪氷モニタリングセンサ:http://www.jwing.net/news/8761Buried runway snow and ice monitoring sensor: http://www.jwing.net/news/8761

以上のように、気象レーダで得られた上空の面的な気象情報から地上の特定領域における積雪量分布を推定することは精度の点で問題があった。 As described above, it is problematic in terms of accuracy to estimate the snow cover distribution in a specific area on the ground from the surface weather information obtained by the weather radar.

この実施形態の課題は、地上の特定領域における積雪量の面的分布を高精度に推定することができる積雪量分布推定装置および手法を提供することにある。 An object of this embodiment is to provide a snow cover distribution estimation device and a method capable of estimating the area distribution of the snow cover in a specific area on the ground with high accuracy.

実施形態に係る積雪量分布推定装置によれば、対象領域の上空に二重偏波レーダ波を送出し、その反射波を受信して気象レーダデータを出力する気象レーダと、前記気象レーダからの気象レーダデータを入力し、この気象レーダデータから三次元ボリュームの観測データを生成し、この観測データからメッシュ単位で前記対象領域の上空の降水粒子を判別すると共に雨量・降雪強度を解析するデータ解析装置と、前記対象領域の地上に分散して埋設された複数の積雪観測センサで得られる1次元積雪観測データと前記データ解析装置で得られる上空の降水粒子判別結果とを照合し、前記積雪観測センサの真上のメッシュデータである降水粒子判別結果を実観測結果に補正する補正部と、前記補正が行われた実観測結果と前記雨量・降雪強度の解析結果に基づいて前記対象領域の地上積雪量分布を推定する推定部とを備えるAccording to the snow cover distribution estimation device according to the embodiment, a meteorological radar that sends a dual polarization radar wave over the target area, receives the reflected wave, and outputs meteorological radar data, and the meteorological radar. Data analysis that inputs meteorological radar data, generates observation data of three-dimensional volume from this meteorological radar data, discriminates precipitation particles in the sky above the target area in mesh units, and analyzes rainfall and snow intensity. The device and the one-dimensional snow observation data obtained by a plurality of snow observation sensors dispersed and buried on the ground in the target area are collated with the precipitation particle discrimination result in the sky obtained by the data analysis device, and the snow observation is performed. A correction unit that corrects the precipitation particle discrimination result, which is the mesh data directly above the sensor, to the actual observation result, and the ground of the target area based on the corrected actual observation result and the analysis result of the rainfall / snow intensity. It is equipped with an estimation unit that estimates the snow cover distribution.

図1は、実施形態に係る積雪量分布推定装置を用いた気象観測システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a meteorological observation system using the snow cover distribution estimation device according to the embodiment. 図2は、図1に示す気象観測システムに用いられる気象レーダデータ解析装置の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a weather radar data analysis device used in the meteorological observation system shown in FIG. 図3は、図1に示す実施形態に係る積雪量分布推定装置の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a snow cover amount distribution estimation device according to the embodiment shown in FIG. 図4は、図1に示す気象観測システムの使用環境を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing the usage environment of the meteorological observation system shown in FIG. 図5は、図3に示す積雪量分布推定装置の処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a processing flow of the snow cover amount distribution estimation device shown in FIG.

以下、図面を参照しながら、実施形態について説明する。
図1は滑走路上の降雪・積雪を含む気象を観測する気象観測システムの構成を示すブロック図である。このシステムは、気象レーダ11と、データ解析装置12と、本実施形態に係る積雪量分布推定装置13と、路上積雪観測装置14とから成る。気象レーダ11は、滑走路の上空に二重偏波レーダ波を送出し、その反射波を受信して気象レーダデータを出力する。データ解析装置12は、気象レーダ11からの気象レーダデータを入力し、この気象レーダデータから滑走路上空の気象状況をメッシュ単位で解析し、その気象解析データを積雪量分布推定装置13に出力する。路上積雪観測装置14は、例えば特許文献1及び非特許文献1に示される埋没型滑走路雪氷モニタリングセンサ(以下、積雪観測センサ)を用いて、複数の積雪観測センサ141〜14Nをそれぞれ滑走路上の複数点に埋め込み、それぞれの設置点で積雪を観測して1次元積雪観測データを取得する。路上積雪観測装置14の各積雪観測センサから出力される1次元積雪観測データは、積雪量分布推定装置13に入力される。積雪量分布推定装置13はデータ解析装置12からの気象解析データ及び路上積雪観測装置14からの複数地点における1次元積雪観測データを入力し、気象解析データ及び1次元積雪観測データとを組み合わせることにより、滑走路に広がる積雪量の分布を推定し、その推定データをユーザに提供する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a meteorological observation system for observing meteorological conditions including snowfall and snow cover on the runway. This system includes a weather radar 11, a data analysis device 12, a snow cover distribution estimation device 13 according to the present embodiment, and a road snow cover observation device 14. The weather radar 11 sends a dually polarized radar wave over the runway, receives the reflected wave, and outputs the weather radar data. The data analysis device 12 inputs the weather radar data from the weather radar 11, analyzes the weather condition over the runway in mesh units from the weather radar data, and outputs the weather analysis data to the snow cover distribution estimation device 13. .. The road snow observation device 14 uses, for example, the buried runway snow and ice monitoring sensors (hereinafter referred to as snow observation sensors) shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, and a plurality of snow observation sensors 141 to 14N are mounted on the runway, respectively. It is embedded in multiple points, and snow cover is observed at each installation point to acquire one-dimensional snow cover observation data. The one-dimensional snow cover observation data output from each snow cover observation sensor of the road snow cover observation device 14 is input to the snow cover amount distribution estimation device 13. The snow cover distribution estimation device 13 inputs meteorological analysis data from the data analysis device 12 and one-dimensional snow cover observation data at a plurality of points from the road snow cover observation device 14, and combines the meteorological analysis data and the one-dimensional snow cover observation data. , Estimate the distribution of the amount of snow that spreads on the runway, and provide the estimated data to the user.

図2は上記気象レーダ11及びデータ解析装置12の具体的な構成の一例を示すフロック図である。 FIG. 2 is a flock diagram showing an example of a specific configuration of the weather radar 11 and the data analysis device 12.

図2おいて、気象レーダ11は、二重偏波アンテナ部111とレーダ信号処理部112とを備える。二重偏波アンテナ部111は互いに直交する二重偏波でレーダ波を送信し、その反射波を受信する。レーダ信号処理部112は、二重偏波アンテナ部111の受信されたレーダ反射波から不要波成分(構造物からの反射波成分等)を除去して気象レーダデータを取得する。このレーダデータは、2次元の極座標系観測データであり、例えばPPI(plan position indication)観測を行った場合は、仰角ごとにレーダデータが取得される。 In FIG. 2, the weather radar 11 includes a dual polarization antenna unit 111 and a radar signal processing unit 112. The dually polarized wave antenna unit 111 transmits a radar wave with dually polarized waves orthogonal to each other and receives the reflected wave. The radar signal processing unit 112 removes unnecessary wave components (reflected wave components from the structure, etc.) from the received radar reflected waves of the dual polarization antenna unit 111, and acquires weather radar data. This radar data is two-dimensional polar coordinate system observation data. For example, when PPI (plan position indication) observation is performed, radar data is acquired for each elevation angle.

また、上記データ解析装置12は、通信インターフェース部(以下、通信I/F部)121と、RAWデータ処理部122と、RAWデータ格納部123と、レーダデータ解析演算部124と、解析データ格納部125とを備える。 Further, the data analysis device 12 includes a communication interface unit (hereinafter, communication I / F unit) 121, a RAW data processing unit 122, a RAW data storage unit 123, a radar data analysis calculation unit 124, and an analysis data storage unit. It is equipped with 125.

上記通信I/F部121は、気象レーダ11の信号処理部112から出力される気象レーダデータを入力するインターフェースである。入力した気象レーダデータはRAWデータ処理部122に送られる。このRAWデータ処理部122は、気象レーダデータに対し、例えば降雨減衰補正処理等を行い、RAWデータとして出力する。このRAWデータはRAWデータ格納部123に送られ、内部の記録媒体に格納される。 The communication I / F unit 121 is an interface for inputting weather radar data output from the signal processing unit 112 of the weather radar 11. The input weather radar data is sent to the RAW data processing unit 122. The RAW data processing unit 122 performs, for example, rainfall attenuation correction processing on the weather radar data and outputs it as RAW data. This RAW data is sent to the RAW data storage unit 123 and stored in an internal recording medium.

上記レーダデータ解析演算部124は、RAWデータ格納部123から最新の1周期分のRAWデータを取り込んでメッシュ単位で降水粒子判別、雨量強度等を解析し、数値化する。レーダデータ解析演算部124で得られた解析データは解析データ格納部125に送られ、内部の記録媒体に格納される。 The radar data analysis calculation unit 124 takes in the latest RAW data for one cycle from the RAW data storage unit 123, analyzes precipitation particle discrimination, rainfall intensity, etc. in mesh units, and digitizes them. The analysis data obtained by the radar data analysis calculation unit 124 is sent to the analysis data storage unit 125 and stored in the internal recording medium.

すなわち、上記構成において、RAWデータ格納部123に1周期分の3次元観測データ(複数の2次元極座標系データ)が格納されると、レーダデータ解析部124が起動し、レーダデータ解析を実行する。解析結果は、解析データ格納部125に格納される。レーダデータ解析演算部124には、例えば、数値気象予測モデルの出力結果や地上気象観測データ、リモートセンシング気象測器データやSNS(Social Networking Service)などに投稿される気象情報が入力されてもよい。 That is, in the above configuration, when the RAW data storage unit 123 stores three-dimensional observation data (a plurality of two-dimensional polar coordinate system data) for one cycle, the radar data analysis unit 124 is activated and executes radar data analysis. .. The analysis result is stored in the analysis data storage unit 125. For example, the output result of the numerical weather prediction model, the ground weather observation data, the remote sensing meteorological instrument data, the weather information posted on the SNS (Social Networking Service), or the like may be input to the radar data analysis calculation unit 124. ..

図3は、本実施形態に係る積雪量分布推定装置13の構成を示すブロック図である。データ解析装置12において解析データ格納部125に格納された解析データのうち、降水粒子判別結果は、粒子判別結果補正部131に入力され、雨量強度解析結果は積雪量推定部132に入力される。また、路上積雪観測装置14で得られた1次元積雪観測データは上記粒子判定結果補正部131及び上記積雪量推定部132に入力される。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the snow cover amount distribution estimation device 13 according to the present embodiment. Of the analysis data stored in the analysis data storage unit 125 in the data analysis device 12, the precipitation particle discrimination result is input to the particle discrimination result correction unit 131, and the rainfall intensity analysis result is input to the snow cover estimation unit 132. Further, the one-dimensional snow cover observation data obtained by the road snow cover observation device 14 is input to the particle determination result correction unit 131 and the snow cover amount estimation unit 132.

上記粒子判定結果補正部131は、1次元積雪観測データに基づいて降水粒子判別結果を補正して積雪量推定部132に出力する。上記積雪量推定部132は、補正された降水粒子判別結果と雨量強度解析結果と1次元積雪観測データとに基づいて滑走路上の積雪量分布を推定し、積雪情報としてユーザに提供する。 The particle determination result correction unit 131 corrects the precipitation particle determination result based on the one-dimensional snow cover observation data and outputs it to the snow cover estimation unit 132. The snow cover estimation unit 132 estimates the snow cover distribution on the runway based on the corrected precipitation particle discrimination result, the rainfall intensity analysis result, and the one-dimensional snow cover observation data, and provides the user as snow cover information.

上記構成において、図4及び図5を参照して本実施形態の具体的な運用を説明する。
図4は、本実施形態に係る気象観測システムが適用される様子を示す概念図である。図4において、滑走路の近方に気象レーダ11が配置され、気象レーダ11の観測域は滑走路上空に設定される。また、滑走路には、所定の距離間隔で、センターラインとその両側の3か所に積雪観測センサ141〜14Nが埋め込まれている。路上積雪観測装置14は、センサ141〜14Nから出力される個々の1次元積雪観測データを周期的にとりまとめて上記積雪量分布推定装置13の粒子判別結果補正部131、雨量強度解析結果は積雪量推定部132に送られる。
In the above configuration, the specific operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing how the meteorological observation system according to the present embodiment is applied. In FIG. 4, the weather radar 11 is arranged near the runway, and the observation area of the weather radar 11 is set above the runway. Further, in the runway, snow cover observation sensors 141 to 14N are embedded in the center line and three places on both sides thereof at predetermined distance intervals. The road snow cover observation device 14 periodically collects individual one-dimensional snow cover observation data output from the sensors 141 to 14N, and the particle discrimination result correction unit 131 of the snow cover distribution estimation device 13 and the rainfall intensity analysis result are the snow cover. It is sent to the estimation unit 132.

ここで、従来の滑走路における降雪量または積雪量の気象観測では、前述した「埋没型滑走路雪氷モニタリングセンサ」(上記積雪観測センサ141〜14Nに適用)により、設置点直上の雪質や積雪量を光学的手法によって観測して1次元で精度の高い情報を取得している。ただし、この手法では、ある特定地点での情報が空間的に疎な情報として取得されるものであり、ある範囲の平面的な降雪・積雪情報(以下、面的情報)を得るためには多地点の観測と解析処理が必要となる。一方、面的情報を取得できることが気象レーダの利点であるが、レーダ情報で得られる粒子判別の結果や雨量強度(ないし降雪強度)は、地面から一定の上空での情報であるため、地上で観測される状況とは異なる場合が多くある。そこで、本実施形態では、気象レーダで得られた面的情報をそのまま地上の情報として扱うのではなく、路上積雪観測装置14で得られる滑走路上に分散配置されるセンサ141〜14Nからの1次元積雪観測データに基づいてレーダ観測結果を補正するようにしている。 Here, in the conventional meteorological observation of the amount of snowfall or snowfall on the runway, the above-mentioned "buried runway snow / ice monitoring sensor" (applicable to the above-mentioned snowfall observation sensors 141 to 14N) is used to determine the snow quality and snowfall directly above the installation point. The quantity is observed by an optical method to obtain one-dimensional and highly accurate information. However, in this method, the information at a specific point is acquired as spatially sparse information, and it is often necessary to obtain flat snowfall / snow cover information (hereinafter referred to as area information) in a certain range. Point observation and analysis processing is required. On the other hand, the advantage of weather radar is that it can acquire surface information, but the particle discrimination results and rainfall intensity (or snowfall intensity) obtained from radar information are information above a certain level above the ground, so they are on the ground. Often the situation is different from what is observed. Therefore, in the present embodiment, the surface information obtained by the weather radar is not treated as it is as the information on the ground, but one-dimensional from the sensors 141 to 14N distributed on the runway obtained by the on-road snow observation device 14. The radar observation results are corrected based on the snow cover observation data.

図5は、上記気象観測システムの積雪量推定装置13における推定処理の流れを示すフローチャートである。図5において、推定処理の開始要求を受けると(ステップS11)、降水粒子判別結果、雨量強度(降雪強度)解析結果を入力する(ステップS12,S13)。ステップS12で降水粒子判別結果が入力された場合には、レーダ観測データの解析時刻と同時刻の滑走路上のセンサ情報(積雪観測センサ141〜14Nからの1次元積雪観測データ)の入力を待機する(ステップS14)。センサ情報を取得できた場合には、降水粒子判別結果をセンサ情報に基づいて補正する(ステップS15)。続いて、ステップS15の粒子判別補正結果とステップS13の雨量強度解析結果からレーダ観測メッシュ当たりの積雪量を推定し(ステップS16)、積雪量分布データを作成して出力し(ステップS17)、次周期の処理に移行する。 FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the estimation process in the snow cover estimation device 13 of the meteorological observation system. In FIG. 5, when the start request of the estimation process is received (step S11), the precipitation particle discrimination result and the rainfall intensity (snowfall intensity) analysis result are input (steps S12 and S13). When the precipitation particle discrimination result is input in step S12, the input of the sensor information (one-dimensional snow observation data from the snow observation sensors 141 to 14N) on the runway at the same time as the analysis time of the radar observation data is awaited. (Step S14). If the sensor information can be acquired, the precipitation particle discrimination result is corrected based on the sensor information (step S15). Subsequently, the amount of snowfall per radar observation mesh is estimated from the particle discrimination correction result in step S15 and the rainfall intensity analysis result in step S13 (step S16), and the snowfall amount distribution data is created and output (step S17). Move to cycle processing.

ここで、上記降水粒子判別には、例えば、予め設定されたメンバーシップ関数からファジー理論を用いて降水粒子の判別を行う手法が利用可能である。降水粒子判別では、地上観測データや高層観測データ、もしくはモデルデータから得られる気温や湿度の情報を与える。この気温や湿度の情報は、観測メッシュに対して一様に与えてもよいし、全てのメッシュに異なる値を与えてもよい。降水粒子判別では、例えば、霰/雹/氷晶/乾雪/湿雪/雨/非降水エコーを判別し、メッシュ毎に分類される。 Here, for the above-mentioned precipitation particle discrimination, for example, a method of discriminating precipitation particles by using a fuzzy theory from a preset membership function can be used. In precipitation particle discrimination, information on temperature and humidity obtained from ground-based observation data, high-rise observation data, or model data is given. This temperature and humidity information may be given uniformly to the observation meshes, or different values may be given to all meshes. In the precipitation particle discrimination, for example, hail / hail / ice crystals / dry snow / wet snow / rain / non-precipitation echo is discriminated and classified for each mesh.

また、上記雨量強度(降雪強度)解析では、レーダデータのメッシュについて、
R [mm/h] = a×Zb
を用いて雨量強度Rを算出する。例えば、乾雪/湿雪と判別されたメッシュについては、降雪強度を算出してもよい。ここで、Zはレーダ反射因子[mm6m-3]である。a及びbのパラメータは、予め設定された値をそのまま用いてもよいし、例えばパラメータ最適化により動的に変動させてもよい。例えば、パラメータの値は観測範囲内に一様に適用してもよいし、メッシュ毎に異なる値を与えてもよい。
In the above rainfall intensity (snowfall intensity) analysis, the radar data mesh was described.
R [mm / h] = a × Z b
The rainfall intensity R is calculated using. For example, for a mesh determined to be dry / wet snow, the snowfall intensity may be calculated. Here, Z is a radar reflection factor [mm 6 m -3 ]. As the parameters of a and b, preset values may be used as they are, or may be dynamically changed by, for example, parameter optimization. For example, the parameter values may be applied uniformly within the observation range, or different values may be given for each mesh.

上記推定装置13において、上記ステップS15の降水粒子判別結果の補正では、3次元の解析データ(粒子判別結果)のうち、最も地上に近いメッシュデータを抽出して、その降水粒子判別結果を補正する。補正は、例えば滑走路上に設置されたセンサから得られる実観測結果(乾いた雪、湿った雪)とレーダで得られた粒子判別結果を照合し、まずセンサ直上のメッシュを実観測結果に補正する。その後、補正された直上メッシュから、内挿や外挿などの手法を用いて判別結果の補正処理を面的に拡張する。補正を行うレーダデータの範囲は、例えば積雪分布を求めたい平面上に対応するメッシュだけで行ってもよい。このようにして補正対象の全てのメッシュで補正が完了したら、次のステップへ進む。 In the estimation device 13, in the correction of the precipitation particle discrimination result in step S15, the mesh data closest to the ground is extracted from the three-dimensional analysis data (particle discrimination result), and the precipitation particle discrimination result is corrected. .. For correction, for example, the actual observation result (dry snow, wet snow) obtained from the sensor installed on the runway is compared with the particle discrimination result obtained by the radar, and the mesh directly above the sensor is first corrected to the actual observation result. do. After that, from the corrected direct mesh, the correction processing of the discrimination result is laterally expanded by using techniques such as interpolation and extrapolation. The range of radar data to be corrected may be, for example, only the mesh corresponding to the plane on which the snow cover distribution is to be obtained. When the correction is completed for all the meshes to be corrected in this way, the process proceeds to the next step.

次に、ステップS16の積雪量の推定では、メッシュごとに解析された雨量強度(もしくは降雪強度)から、各々のメッシュに対応する地上平面上メッシュにおける積雪量を推定する。積雪量は、例えば次式のように算出する。
積雪量=α×β×雨量強度(もしくは降雪強度)
ここで、αは、地上のセンサ141〜14Nから得られた積雪量の単位時間当たりの増加分と気象レーダ11及びデータ解析装置12で得られた雨量強度との関係を示す変換係数である。この変換係数は、まず地上センサ直上のレーダ観測メッシュにおいて求められ、これを平均化、内挿、外挿などの手法を用いて、積雪量分布を求めるために必要なレーダ観測メッシュ全てで係数を求める。βは降水粒子判別結果による変換係数である。湿った雪や乾いた雪で係数を変えることで「雪質による積りやすさ」を表現できる。また、粒子判別結果が雨の場合、同係数を「0」にすることで積雪量の増減無しを表現でき、また、同係数をマイナスとすれば、積雪量の減少も表現可能である。
Next, in the estimation of the amount of snow in step S16, the amount of snow in the mesh on the ground plane corresponding to each mesh is estimated from the rainfall intensity (or snowfall intensity) analyzed for each mesh. The amount of snow cover is calculated by, for example, the following equation.
Snowfall = α x β x rainfall intensity (or snowfall intensity)
Here, α is a conversion coefficient indicating the relationship between the increase in the amount of snowfall obtained from the sensors 141 to 14N on the ground per unit time and the rainfall intensity obtained by the weather radar 11 and the data analysis device 12. This conversion coefficient is first obtained in the radar observation mesh directly above the ground sensor, and then using techniques such as averaging, interpolation, and extrapolation, the coefficient is calculated for all radar observation meshes required to obtain the snowfall distribution. Ask. β is a conversion coefficient based on the result of discrimination of precipitation particles. By changing the coefficient for wet or dry snow, it is possible to express "easiness of stacking due to snow quality". Further, when the particle discrimination result is rain, it is possible to express no increase or decrease in the amount of snow by setting the same coefficient to "0", and it is also possible to express a decrease in the amount of snow by setting the same coefficient to minus.

以上のように、本実施形態に係る積雪量分布推定装置を用いた気象観測システムは、二重偏波型の気象レーダ11から得られる2次元平面的に観測されたデータを用いているので、時空間的に連続した積雪量の分布や時間変化を高頻度かつ高確度に推定することが可能となる。滑走路上など、ある地点での積雪観測しか実施できないような場所においても、このような手法を用いることで、平面的な積雪量を精度良く推定することが可能となる。より具体的には、図4に示すように、気象レーダ11と滑走路上の埋没型センサ141〜14Nを融合したシステムを構築することで、航空管制や滑走路の整備などに非常に有益な情報を提供することが可能である。 As described above, the meteorological observation system using the snow cover distribution estimation device according to the present embodiment uses the data observed in a two-dimensional plane obtained from the dual polarization type weather radar 11. It is possible to estimate the distribution of snowfall and temporal changes that are continuous in time and space with high frequency and high accuracy. By using such a method, it is possible to accurately estimate the amount of snow cover on a flat surface even in a place such as a runway where only snow cover observation at a certain point can be performed. More specifically, as shown in FIG. 4, by constructing a system that integrates the weather radar 11 and the buried sensors 141 to 14N on the runway, it is very useful information for air traffic control and runway maintenance. It is possible to provide.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by an appropriate combination of the plurality of components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components across different embodiments may be combined as appropriate.

11…気象レーダ、111…二重偏波アンテナ部、112…レーダ信号処理部、
12…データ解析装置、121…通信インターフェース部、122…RAWデータ処理部、123…RAWデータ格納部、124…レーダデータ解析演算部、125…解析データ格納部、
13…積雪量分布推定装置、131…粒子判別結果補正部、132…積雪量推定部、
14…路上積雪観測装置、141〜14N…積雪観測センサ。
11 ... Meteorological radar, 111 ... Dually polarized antenna unit, 112 ... Radar signal processing unit,
12 ... Data analysis device, 121 ... Communication interface unit, 122 ... RAW data processing unit, 123 ... RAW data storage unit, 124 ... Radar data analysis calculation unit, 125 ... Analysis data storage unit,
13 ... Snow cover distribution estimation device, 131 ... Particle discrimination result correction unit, 132 ... Snow cover estimation unit,
14 ... Road snow cover observation device, 141-14N ... Snow cover observation sensor.

Claims (4)

対象領域の上空に二重偏波レーダ波を送出し、その反射波を受信して気象レーダデータを出力する気象レーダと、
前記気象レーダからの気象レーダデータを入力し、この気象レーダデータから三次元ボリュームの観測データを生成し、この観測データからメッシュ単位で前記対象領域の上空の降水粒子を判別すると共に雨量・降雪強度を解析するデータ解析装置と、
前記対象領域の地上に分散して埋設された複数の積雪観測センサで得られる1次元積雪観測データと前記データ解析装置で得られる上空の降水粒子判別結果とを照合し、前記積雪観測センサの真上のメッシュデータである降水粒子判別結果を実観測結果に補正する補正部と、
前記補正が行われた実観測結果と前記雨量・降雪強度の解析結果に基づいて前記対象領域の地上積雪量分布を推定する推定部とを具備する積雪量分布推定装置。
A weather radar that sends a dually polarized radar wave over the target area, receives the reflected wave, and outputs weather radar data.
The weather radar data from the weather radar is input, the observation data of the three-dimensional volume is generated from the weather radar data, and the precipitation particles in the sky above the target area are discriminated from this observation data in mesh units, and the rainfall and snowfall intensity are also determined. A data analyzer that analyzes
The one-dimensional snow observation data obtained by a plurality of snow observation sensors dispersed and buried on the ground in the target area is collated with the precipitation particle discrimination result in the sky obtained by the data analyzer, and the true value of the snow observation sensor is obtained. A correction unit that corrects the precipitation particle discrimination result, which is the above mesh data, to the actual observation result,
A snow cover distribution estimation device including an estimation unit that estimates the above-ground snow cover distribution in the target region based on the corrected actual observation result and the analysis result of the rainfall / snowfall intensity.
前記補正部は、前記降水粒子判別結果のうち、最も地上に近いメッシュデータを抽出して、その降水粒子判別結果を前記積雪観測センサから得られる実観測結果と照合し、前記積雪観測センサの直上のメッシュデータを実観測結果に補正し、補正された直上のメッシュデータから判別結果の補正処理を面的に拡張する請求項1記載の積雪量分布推定装置。 The correction unit extracts the mesh data closest to the ground from the precipitation particle discrimination results, collates the precipitation particle discrimination result with the actual observation result obtained from the snow observation sensor, and directly above the snow observation sensor. The snow accumulation amount distribution estimation device according to claim 1, wherein the mesh data of the above is corrected to the actual observation result, and the correction processing of the discrimination result is extended from the corrected mesh data directly above. 前記推定部は、前記メッシュ単位で解析された雨量強度から、各々のメッシュに対応する地上平面上メッシュにおける積雪量を
積雪量=α×β×雨量強度(もしくは降雪強度)
ここで、α:前記積雪観測センサから得られた積雪量の単位時間当たりの増加分と前記雨量強度との関係を示す変換係数、βは前記降水粒子判別結果による変換係数の演算によって推定する請求項1記載の積雪量分布推定装置。
The estimation unit calculates the amount of snow on the mesh on the ground plane corresponding to each mesh from the rainfall intensity analyzed for each mesh.
Snowfall = α x β x rainfall intensity (or snowfall intensity)
Here, α: a conversion coefficient indicating the relationship between the increase in the amount of snowfall obtained from the snow cover observation sensor per unit time and the rainfall intensity, and β are claims estimated by calculating the conversion coefficient based on the precipitation particle discrimination result. Item 1. The snow cover distribution estimation device according to Item 1.
対象領域の上空に二重偏波レーダ波を送出してその反射波を受信して気象レーダデータを取得し、
前記気象レーダデータから三次元ボリュームの観測データを生成し、この観測データからメッシュ単位で前記対象領域の上空の降水粒子を判別すると共に雨量・降雪強度をデータ解析し、
前記対象領域の地上に分散して埋設された複数の積雪観測センサで得られる1次元積雪観測データと前記データ解析で得られる上空の降水粒子判別結果とを照合し、前記積雪観測センサの真上のメッシュデータである降水粒子判別結果を実観測結果に補正し、
前記補正が行われた実観測結果と前記雨量・降雪強度の解析結果に基づいて前記対象領域の地上積雪量分布を推定する積雪量分布推定方法。
A dually polarized radar wave is sent over the target area, the reflected wave is received, and weather radar data is acquired.
Observation data of three-dimensional volume is generated from the weather radar data, and precipitation particles in the sky above the target area are discriminated from this observation data in mesh units, and rainfall and snowfall intensity are data-analyzed .
The one-dimensional snow observation data obtained by a plurality of snow observation sensors dispersed and buried on the ground in the target area is collated with the precipitation particle discrimination result in the sky obtained by the data analysis, and directly above the snow observation sensor. The precipitation particle discrimination result, which is the mesh data of, is corrected to the actual observation result.
A snow cover distribution estimation method for estimating the above-ground snow cover distribution in the target area based on the corrected actual observation result and the analysis result of rainfall / snowfall intensity.
JP2019165381A 2019-09-11 2019-09-11 Snow cover distribution estimation device and method Active JP6929908B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019165381A JP6929908B2 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Snow cover distribution estimation device and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019165381A JP6929908B2 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Snow cover distribution estimation device and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021043066A JP2021043066A (en) 2021-03-18
JP6929908B2 true JP6929908B2 (en) 2021-09-01

Family

ID=74863904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019165381A Active JP6929908B2 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Snow cover distribution estimation device and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6929908B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115267787B (en) * 2022-08-17 2024-10-29 北京城市气象研究院 Weather radar quantitative snowfall estimation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021043066A (en) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11988805B2 (en) Real-time data pipeline techniques for improving a fast weather forecasting system
EP3070501B1 (en) Prediction of ice crystal presence in a volume of airspace
De Vos et al. The potential of urban rainfall monitoring with crowdsourced automatic weather stations in Amsterdam
JP3794361B2 (en) Radar signal processing apparatus and radar signal processing method
DK3126871T3 (en) BIRD DETECTION SYSTEM USING ADS-B TRANSPONDER DATA
Dinku et al. Evaluating detection skills of satellite rainfall estimates over desert locust recession regions
WO2019126707A1 (en) Improved real-time weather forecasting system
JP7056905B2 (en) Monitoring system, information processing method, and program
KR101255966B1 (en) Method and system for detecting bright band using three dimensional radar reflectivity
JP6818569B2 (en) Meteorological information processing equipment, meteorological information processing method, program
KR100963532B1 (en) Rainfall estimation method of weather radar
JP2013054005A (en) Weather variation information providing system, weather variation information providing method, weather variation information providing program and recording medium
KR101263121B1 (en) Method for elimination of chaff echoes in reflectivity composite from an operational weather radar network using infrared satellite data
JP6689396B2 (en) Weather forecasting device, weather forecasting method, and program
EP3399353B1 (en) Probabilistic weather severity estimation system
KR101538368B1 (en) method of hydrometeor classification using raw data of X band dual polarization radar
RU2664972C1 (en) Method of remote determination of conditions for aircraft icing based on radiometry of real time
JP2019045146A (en) Weather forecasting device, weather forecasting method, and weather forecasting program
Dalmau et al. Estimation and prediction of weather variables from surveillance data using spatio-temporal Kriging
CN108089240B (en) Supercooled water cloud detection method
US5689444A (en) Statistical quality control of wind profiler data
JP6929908B2 (en) Snow cover distribution estimation device and method
Koistinen et al. Operational measurement of precipitation in cold climates
JP2020193904A (en) Target signal separation device, passive radar device and target signal separation method
Kopeć et al. Retrieving atmospheric turbulence information from regular commercial aircraft using Mode-S and ADS-B

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210811

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6929908

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350