氣象雷達是氣象觀測的重要設備，特別是在突發(fā)性、災害性的監(jiān)測、預報和警報中具有極為重要的作用，是用于小尺度天氣系統(tǒng)（如臺風和暴雨云系）的主要探測工具之一。目前中國氣象局業(yè)務上用的是新一代多普勒天氣雷達。

新一代多普勒天氣雷達單個體掃數(shù)據(jù)以.bz2格式壓縮存儲，解壓后得到.bin格式二進制文件，此文件記錄了基數(shù)據(jù)格式規(guī)范中的所有體掃參數(shù)，包括儒略時間、體掃模式、反射率因子、徑向速度、譜寬等。在多普勒天氣雷達工作過程中，規(guī)定正北方為0°方位角，正東方為90°方位角，天線與水平面平行為0°仰角，與水平面垂直時為90°仰角。業(yè)務中雷達的常規(guī)掃描方式是VPPI，掃描時雷達天線自體掃模式中最低仰角啟動，并以固定仰角從零度方位角開始沿順時針方向轉動天線，逐方位角完成單層仰角的掃描，在不斷發(fā)射和接收電磁波的同時記錄反射率因子、徑向多普勒速度、譜寬等生成基本雷達產(chǎn)品所必需的要素。完成單層仰角掃描之后，雷達天線抬升至對應體掃模式中的下一仰角繼續(xù)重復上述過程，直到完成所有規(guī)定仰角的掃描。

基數(shù)據(jù)可分為公共數(shù)據(jù)塊和徑向數(shù)據(jù)塊兩部分，其中：公共數(shù)據(jù)塊用于提供數(shù)據(jù)站點信息、任務配置等公共信息。徑向數(shù)據(jù)塊用于存儲天氣雷達的探測資料，包括 3 個子塊：徑向頭、徑向數(shù)據(jù)頭以及徑向數(shù)據(jù)。在實際數(shù)據(jù)中每個仰角掃描層中的徑向數(shù)據(jù)數(shù)目、徑向數(shù)據(jù)庫長數(shù)目都不相同，處理成規(guī)則的多維數(shù)組比較困難。MeteoInfo軟件中為了將每個要素變量設置為多維數(shù)組采取了一些策略，比如將反射率（dBZ）變量設置為三維數(shù)組（scan, radial, gateR）。scan?是雷達掃描的層數(shù)，radial?是雷達掃描的水平角度數(shù)。變量分為兩組，dBZ為代表的一組，V,?W為代表的一組，gateR和gateV維分別對應上述兩組變量。這樣以來對于變量的讀取就比較簡單了。前面說過每個掃描層的雷達水平角度數(shù)可能都不一樣，因此選取最大的水平角度數(shù)作為 radial 維的長度，數(shù)據(jù)讀取時可能會有無效值（nan）。gate 維也是類似處理。

在MeteoInfoLab中使用 addfile 函數(shù)讀取雷達基數(shù)據(jù)文件形成雷達數(shù)據(jù)文件對象 f。

查看數(shù)據(jù)信息如下：

站點名稱、經(jīng)緯度、高度等信息在Global?Attributes里，可以讀取出來以備后面的分析使用。

讀取PPI單層數(shù)據(jù)（這里以dBZ為例），給定掃描層即可，同時需要把該層的azimuth,?distance和elevation變量值讀取出來。

dataset包里有RadarUtil模塊已經(jīng)進行了預加載，可以使用該模塊將雷達坐標轉為笛卡爾坐標或者地理坐標。

如果是笛卡爾坐標?（x,?y,?z），其實就是每個雷達掃描值距雷達中心點的位置（以米為單位）。要將其繪制到地圖上需要給地圖設置投影（azimuth?equidistant?projection），然后再創(chuàng)建地圖坐標系（注意要設置上述投影），用pcolor函數(shù)繪制dBZ數(shù)據(jù)即可（繪圖語句設置proj參數(shù)）。

生成的圖形：

如果使用地理坐標系，由于已經(jīng)計算出數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度，直接創(chuàng)建不帶投影信息的地圖坐標系（等經(jīng)緯度投影），后續(xù)的語句類似。

對于雷達垂直剖面圖，需要用到雷達數(shù)據(jù)文件的?get_vcs_data 函數(shù)獲取垂直剖面數(shù)據(jù)，函數(shù)中的參數(shù)分別為變量名、剖面起始點和終點坐標（笛卡爾），然后通過循環(huán)每一掃描層來繪制圖形。

生成的圖形：

單層PPI數(shù)據(jù)是有仰角的，三維來看是一個圓錐面，通過疊加地形起伏，可以從三維視角看某一層或多層PPI數(shù)據(jù)的分布，還可以通過最底層PPI圖形看到地形遮擋的具體情況。