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，具有全極化功能的多普勒天氣雷達。
X波段技術與全極化功能相結合，使得我公司天氣雷達擁有高精度監(jiān)測和小范圍應用等特點；在雷達網(wǎng)絡中不僅可以監(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)測二維風向；雷達監(jiān)測范圍覆蓋率高，復雜區(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用于氣象監(jiān)測、山洪災害防治、水資源管理、智慧城市、智慧海洋等多個領域。
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復雜地形中作為間隙補充雷達使用。
l在暴風雨期間可監(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的關系來自于經(jīng)驗積累，預報精度在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)更準確和精確，預報精度在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)境下保持高質量像素。
全極化技術優(yōu)勢分析——反射率與差分反射率技術分析，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。
全極化技術優(yōu)勢分析——雜波處理技術分析，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，但總體技術水平和應用能力與發(fā)達國家相差20~30年。
第2階段為20世紀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對雷達回波強度信息進行數(shù)字化處理，生成各種準定量的監(jiān)測、分析、預警產(chǎn)品，提高了信息加工、分析的處理速度，增強了雷達監(jiān)測預警能力。到20世紀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，在災害性天氣預警，短時預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體制，在測定云和降水回波強度的同時，應用多普勒技術獲取大氣風場和湍流信息。多普勒天氣雷達是研究云和降水物理學，云動力學，監(jiān)測分析和預警災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天氣雷達實際應用案例
圖十：全國山洪災害防治實驗示范基地測雨雷達站
全國山洪災害防治實驗示范基地測雨雷達項目監(jiān)測結果，如下展示：
圖十一
圖十二
全國山洪災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，使用調頻連續(xù)波技術和脈沖技術并具有全極化功能的天氣雷達。它硬件小巧，配套設施簡單；擁有獨特的地面濾波技術；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、智慧海洋等多個領域。
X波段高時空分辨率全極化天氣雷達應用領域：
“氣象監(jiān)測”——監(jiān)測日常降水，天氣、氣候預報。
“山洪災害防治”——對山體地形進行實時監(jiān)測，對山體滑坡、泥石流等自然災害做出科學預警監(jiān)測。
“水資源管理”——改善水文模型和預警系統(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、工商業(yè)活動在內的各種生活需求做出智能響應。
“智慧海洋工程”——海洋信息系統(tǒng)是海洋管理能力的基礎。完善海洋信息采集與傳輸體系，幫助構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系列雷達推廣應用中獲得了國內相關專家和行業(yè)部門領導高度贊賞、極好評價，尤其是國家水利部水利科學研究院與威德薩公司合作，建設河南省欒川縣山洪爆發(fā)、洪水災害監(jiān)測檢測、預警預報及防控基地，有效地防止了山洪暴發(fā)、洪水災難產(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水平居國內領先地位，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、國防尖端技術領域科技進步將做出應有貢獻；三是吸引歐洲尖端測量、監(jiān)測和多維大數(shù)據(jù)技術，推廣應用三維激光掃描智能裝備，實現(xiàn)大規(guī)模、復雜條件的多維空間數(shù)據(jù)采集、處理，實現(xiàn)大范圍內各類數(shù)據(jù)系統(tǒng)科學應用和管理系統(tǒng)，是促進數(shù)字經(jīng)濟高質量發(fā)展的支撐智能裝備。
在國內外享有盛名的科學家、博士、研究員、董事長劉燕京先生的堅強領導下，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)高質量發(fā)展做出應有貢獻，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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