城市无线超高频微波时空衰变与高分辨率降雨大数据精准反演

Current conventional rain-gauging stations are facing a series of issues of high-installation cost, maintenance difficulty, and low gauging density in urban regions. This definitely could not provide sufficient rainfall data support for fine-scale urban management. The study will perform the artificial rainfall simulation and experiment, and in-situ observation, reveal the spatio-temporal responses and mechanism of wireless microwave attenuation under different rainfall conditions, develop algorithms for atmospheric noise influence identification and removal, propose methods for real-time adjustment on rainfall estimates, construct high-resolution 2D rainfall big data based on wireless microwave attenuation, and testify in two typical small towns in Jiangyin city. The study will provide basic theory support for breakthrough the key technique problems in high-resolution rainfall gauging based on massive cellular signals. It is a deep fusion of big data, wireless communication technologies, and water resources management, therefore of importance to reform hydrological measure technology and push forward smart water construction.

在高强度城市化地区，常规地面雨量站面临建设成本高、管理维护难、站网密度低等突出问题，传统降雨监测与新时期城市精细化管理不相适应。针对此，本课题拟利用城市高密度4G无线微波基站设施及通信数据，结合室内人工降雨大厅和室外降雨观测装置开展降雨强化观测实验，揭示在不同降雨条件影响下城市无线微波时空衰变响应机理，研究大气环境噪声影响特征的自动识别和反卷积去除算法，提出有限城市地面雨量站条件下城市实测降雨实时校正算法，实现基于无线微波链路的城市高时空分辨率降雨大数据精准反演监测，在江阴市两个重点镇进行应用与验证，为构建基于超高频无线微波衰减的城市高分辨率降雨场实时监测的关键技术并进行应用示范提供理论支撑。本技术是大数据技术、通信技术与水利应用的深度结合，对革新水文监测技术，推动智慧水利建设具有重要意义。

在高强度城市化地区，常规地面雨量站面临建设成本高、管理维护难、站网密度低等突出问题，传统降雨监测与新时期城市精细化管理不相适应。针对此，本课题利用城市高密度4G 无线微波基站设施及通信数据，结合室内人工降雨大厅和室外降雨观测装置开展降雨强化观测实验，揭示了在不同降雨条件影响下城市无线微波时空衰变响应机理，研究了大气环境噪声影响特征的自动识别和反卷积去除算法，提出了有限城市地面雨量站条件下城市实测降雨实时校正算法，实现了基于无线微波链路的城市高时空分辨率降雨大数据精准反演监测，在南昌市高密度城市地区进行应用与验证，提高无线微波密集测雨时空分辨率至5-15 min/100 m-300 m，最小网格为100m，实现街道级精细化预警，对提高城市防洪减灾、水资源配置利用以及水环境保护效率等具有非常重要的理论价值和现实意义，为构建基于超高频无线微波衰减的城市高分辨率降雨场实时监测的关键技术并进行应用示范提供支撑。本技术是大数据技术、通信技术与水利应用的深度结合，对革新水文监测技术，推动智慧水利建设具有重要意义。