新一代天气雷达PUP地图的拓展应用

龚丽军 刘志雄 保俊 唐海云 邱东云 查艳霞 俸志武

摘 要：作为新一代天气雷达的使用平台，PUP系统广泛应用于气象台站，但PUP系统自身配套的地图文件只能精细化到县（区）一级，不能满足人工增雨防雹和短时临近天气预警预报服务等工作需求，通过解析PUP的default.map地图数据，将乡（镇）、重点服务对象、人影作业点等地理信息数据与原雷达底图叠加显示，叠加后的雷达产品丰富了地理信息的同时，还具有缩放、定位准确、图形性能稳定等优点，提升了短时临近天气预警预报服务和人工增雨防雹作业精度，有效填补了PUP系统地理信息的不足。

关键词：雷达；PUP地图；气候变化

中图分类号：P412.25 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–0-03

全球气候变化背景下，我国的极端降水事件变化的区域特征十分显著，极端降水等气候事件频发[1-5]。近年来，随着新一代天气雷达网的建设，雷达资料在暴雨、大风、冰雹等极端强天气过程和人工增雨防雹作业得到较好应用，天气雷达已成为气象监测和防灾救灾的利剑。临沧市距最大的暖池孟加拉湾600余km，

孟加拉湾为其提供了充沛的水汽来源，多年平均降雨量达1 258.8 mm，其中，85.3%的降雨量集中在雨季（5—10月）。临沧市雨季强降雨频发易诱发洪涝、泥石流、滑坡等灾害，旱季虽降雨较少，但进入2月后随着大气环流的转变，南亚季风开始活跃，临沧市乃至整个云南及周边地区温湿条件得到改善，雷暴大风、冰雹和闪电活动明显。

天气雷达作为短时临近预报的主要观测设备，无论从预报角度还是监测角度已成为气象工作者使用的主要工具之一，随着国民经济的高质量发展，对灾害性天气的监测要求越来越高，中国气象局从20世纪末开始进行全国新一代天气雷达网建设。临沧C波段新一代天气雷达站址位于临沧市五老山国家森林公园内，雷达站年平均气温为17.2 ℃，年降雨量为1 164 mm，

相对湿度为72%。该项目于2015年3月开工建设，同年10月完成土建工程，2016年1月完成雷达设备安装、调试并投入使用，同年9月10日通过中国气象局和云南省气象局现场验收并投入业务试运行。该雷达是云南省第一部CINRAD/CA型号雷达，最大探测距离为400 km。目前，临沧市现已建成1部C波段天气雷达，2部X波段天气雷达，并于2016年开始陆续投入使用，雷达监测系统自投入运行以来，最大限度地保护了人民生命和财产安全，在防灾减灾和人工影响增雨作业中发挥着重要作用。但随着雷达PUP系统广泛应用在各级气象台站，发现系统配套的主地图文件default.map所含地理信息比较粗略，空间行政区域仅展示县（区）及以上行政名，无法准确地定位雷达回波位置，这就导致难以满足防灾减灾和人工影响增雨防雹作业时精准定位的精细化服务需求。

在PUP地图拓展应用中，主要为雷达产品与GIS软件结合得较多（如ARC-GIS、MAPX等）[6-7]。如张延秀等[8-9]通过修改UserMap.dat文件并结合PUP的自定义地图编辑功能实现了PUP地图的细化工作，通过解析PUP的default.map地图数据格式，添加了乡（镇）、重点服务对象、人影作业点等地理信息，有效填补了主地图显示地理信息的不足，实现了PUP所提供主地图信息基础上的本地化拓展应用。能对天气系统进行更充分、更完整、更全面的跟踪和定位监测，提高临沧市短时临近天气预警预报服务能力。能够精准指导指挥人工增雨、防雹作业，不断提高作业成功率，能有效缓解旱情和森林火情，增加大中型水库和重要河流水源区库塘蓄水，为临沧市推进生态文明建设、打好大气污染防治蓝天保卫战、涵养水源、水土保持、植被恢复、生物多样性保护等方面发挥积极作用。

1 PUP地图文件

新一代天气雷达PUP软件提供的地图文件保存在PUP系统的/opt/pup/config/maps目录中。

2 地图文件内容

地图文件内容分为描述区和数据区两大部分。

2.1 描述区

描述区包含如下内容：（1）CENTER Latitude，Longi-

tude，即地图文件绘制区域的中心点经纬度。其中，Latitude为地图绘制区域的中心点纬度，单位为s；Longitude为地图绘制区域的中心点经度，单位为s。（2）RANGE RRRRRR，即地图文件绘制区域的半径距离。RRRRRR为地图文件繪制区域的半径距离，单位为m。

（3）RPOJECTION P，即地图的投影方式。其中，P为1～

3的数字，代表地图的投影方式，1代表Mercator，2代表Azimuthal Equidistant，3代表Lambert AEA；默认为2。（4）UNDERLAY ZXXXX png，即背景地形图片名称。XXXX为地图中心所在雷达站的站号。描述区内容雷达厂家已配置完整，台站人员不需要更改。

2.2 数据区

数据区的内容以字符“SECTION”为标识进行分区，支持以下4种类型：（1）SECTION TEXT，文本数据段，包含纯文本内容。（2）SECTION LINE，线段数据段，包含线段或连续多条线段内容。（3）SECTION ICON，图标数据段，包含图标信息。（4）SECTION ICON_TEXT，图标文本数据段，包括图标+文本的组合信息。

2.2.1 SECTION TEXT文本数据段

文本信息段通常为地名数据，如城市名称、机场名称、建筑物名称等，包含的内容有：（1）SECTION TEXT（段标识）。（2）LAYER Name（Name为本地图图层的名称，名称内容可以是英文字母或数字，或是字母和数字的组合，字母区分大小写）。（3）SIZE N，N为阿拉伯数字，表示这一层字体显示的大小。（4）POSITION Location，Location表示所显示地名与其经纬度的相对位置，共有4种位置，即LEFT、RIGHT、UP、DOWN。（5）FONT FFFF，FFFF为文字显示时采用的字体名称，

需操作系统支持。（6）FONT_COLOR #RRGGBB，#RRGGBB为字体显示颜色的RGB值。（7）TEXT latitudelongitude

text，latitude、longitude为所显示的地名的纬度和经度，

单位为s，text为地名。

2.2.2 SECTION LINE线段数据段

线段数据信息段包含的信息通常为省市县边界、河流流域、高速公路、机场跑道等，包含的内容有：（1）SECTION LINE（段标识）。（2）LAYER name，name為此

数据层的名字。（3）LINE_COLOR #RRGGBB，#RRGGBB为线段显示颜色的RGB值。（4）POINT latitudelongitude，

latitude、longitude为线段上当前数据点的纬度和经度，单位为s。（5）GAP，每组线段数据间的分割符。

2.2.3 SECTION ICON图标数据段

图标数据信息段包含的信息通常为机场、建筑物等，包含的内容有：（1）LAYER name，name为此数据层的名字。（2）SIZE N，N为阿拉伯数字，表示图标显示的大小。（3）ICON_NAME file name，file name为图标文件的名称。（4）ICON latitude longitude，latitude、longitude分别为图标显示位置的纬度和经度，单位为s。

2.2.4 SECTION ICON_TEXT图标文本数据段

图标文本数据段是文本部分与图标部分的组合。

包含的内容有：（1）SECTION ICON_TEXT（段标识）。（2）LAYER Name，Name为本地图图层的名称，名称内容可以是英文字母或数字，或是字母和数字的组合，字母区分大小写。（3）SIZE N，N为阿拉伯数字，表示这一层字体显示的大小。（4）ICON_NAME file name，file name为图标文件的文件名称。（5）POSITION Location，Location表示所显示地名与其经纬度的相对位置，共有4种位置，即LEFT、RIGHT、UP、DOWN。

（6）FONT FFFF，FFFF为文字显示时采用的字体名称，

需操作系统支持。（7）FONT_COLOR #RRGGBB，#RRGGBB

为字体显示颜色的RGB值。（8）ICON latitudelongitude，latitude、longitude分别为图标显示位置的纬度和经度，

单位为s。（9）TEXT latitude longitude text，latitude、longi-

tude分别为所显示的地名的纬度和经度，单位为s，text为地名。

3 地图文件制作

将收集好的数据按照数据区格式要求整理后，打开PUP系统/opt/pup/config/maps中的default.map文件，在文件末尾添加相关数据，添加完成后需要重启PUP软件加载新的地图文件，然后回到PUP系统设置→地图设置→将相应的图层进行打“√”，点击“全部产品”即可。目前，已对临沧天气雷达PUP地图乡（镇）边界、人影作业点、重点服务对象等区域的地理信息数据叠加（图1和图2）。

4 服务案例

临沧天气雷达PUP地图优化后得到了较好的应用，尤其是在单点性、局地性气象灾害服务中十分明显。例如，2022年10月7—8日，临沧市双江县忙糯乡出现特大暴雨，7日22：00—8日06：00 8 h雨量达235.9 mm，

日雨量达250.2 mm，突破临沧市12 h和日雨量最大纪录。此次降雨突发性强，雨势迅猛，峰值出现在深夜，极端强降雨引发的山洪超过河道防洪能力，共造成直接经济损失2亿多元。由于预报员在递进式气象服务服务过程中，使用地图细化后的PUP软件查看、分析雷达回波图，并准确定位降水回波的位置、移动方向、移动速度、强度变化等信息（图3、图4、图5），通过精准预报，预警提前，叫应及时成功组织120户495人转移避险，其中，18户73人转移后房屋被冲毁，无一人员伤亡，此次气象服务过程受到云南省防办通报表扬，同时入选云南省优秀案例。

5 结论

（1）通过收集临沧市乡（镇）边界、人影作业点、重点服务对象等区域的地理信息数据，按照PUP地图文件格式要求，将相关信息与原雷达地图叠加显示，叠加后的雷达产品丰富了地理信息的同时，具有缩放、定位准确、图形性能稳定等优点。通过叠加使地理信息更加丰富，雷达产品的可视性更加良好，对预报员具有较好的指导作用。

（2）通过对临沧天气雷达系统地图拓展应用，能对天气系统进行更充分、更完整、更全面的跟踪和定位监测，极大地提高了临沧市短时临近天气预警预报服务能力。

（3）通过对雷达回波的精准定位，结合回波的强度、结构特征、移动方向、移动速度和发展趋势等信息，精准指导指挥人工增雨、防雹作业，极大地提高了作业成功率，有效缓解了旱情和森林火情，增加了大中型水库和重要河流水源区库塘蓄水，在临沧市推进生态文明建设、打好大气污染防治蓝天保卫战、涵养水源、水土保持、植被恢复、生物多样性保护等方面发挥了积极作用。

（4）通过对乡（镇）、重点服务对象、人影作业点等地理信息添加介绍，为需要叠加地理信息的气象台站起到指导和借鉴作用。同时，在今后的工作中，将不断探索、不断优化地图文件，让新一代天气雷达在气象防灾减灾中发挥更大的优势。

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