QX系列天氣雷達是由荷蘭Metasensing公司研發，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測和小范圍應用等特點；在雷達網絡中不僅可以監測到小雨、中雨、暴雨，甚至可以監測到細雨和局部陣雨，還可監測二維風向；雷達監測范圍覆蓋率高，復雜區域亦可監測。X波段高時空分辨率全極化天氣雷達可應用于氣象監測、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據，更適用于重點區域（如機場、港口、智慧城市）的高精度天氣監測。
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在暴風雨期間可監測到更好的降雨特征信息。
l大幅改善對小雨的監測能力。
l靠近地面，近地降水監測對實際應用更有意義。
l發射功率小，可以安置在人群密集地區。
X波段全極化多普勒天氣雷達技術優勢分析，如下圖所示：
圖三：X波段提供超高時空分辨率/降雨量估算的參數化；全極化多普勒技術能夠達到光譜極化雷達數據/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的數據更準確和精確，預報精度在30%-60%之間。全極化探測優于雙極化探測，雙極化探測優于單極化探測。全極化探測中，預報精度優于60%
l 大幅增強對云層混合相態層的觀測精度，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通過創新的多普勒計劃處理，在雜亂環境下保持高質量像素。
全極化技術優勢分析——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、天氣雷達發展的必然趨勢
我國天氣雷達發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，在局地災害性天氣警報天氣作業等方面發揮了積極作用，但總體技術水平和應用能力與發達國家相差20~30年。
第2階段為20世紀70年代到80年代的數字化天氣雷達階段，數字天氣雷達利用計算機技術對雷達回波強度信息進行數字化處理，生成各種準定量的監測、分析、預警產品，提高了信息加工、分析的處理速度，增強了雷達監測預警能力。到20世紀90年代初，我國形成了由58部S波段和C波段數字化天氣雷達組成的基本探測站網，開展了區域聯防和數字拼圖，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和應用等方面與發達國家的差距仍有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展的新趨勢和國家需求的增長，我國確定了發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，監測分析和預警災害性天氣非常有效的工具之一。
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；但是雷達監測的采樣率及測雨連續性更好。
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波段天氣雷達監測數據與站點數據對比，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波段天氣雷達監測效果與C波段雷達監測效果對比，如下展示：
圖十四
我公司QX系列天氣雷達產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；可以組網監測，從而大幅提高監測精度；特別適用于城市、河谷、水庫等地區的山洪災害防治和氣象監測、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：
“氣象監測”——監測日常降水，天氣、氣候預報。
“山洪災害防治”——對山體地形進行實時監測，對山體滑坡、泥石流等自然災害做出科學預警監測。
“水資源管理”——改善水文模型和預警系統、水資源系統管理、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、環保、公共安全、城市服務、工商業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境，達到智慧經略海洋的目的。
六、安徽威德薩科技有限公司高端產業發展前景廣闊
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部門領導高度贊賞，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、洪水災害監測檢測、預警預報及防控基地，有效地防止了山洪暴發、洪水災難產生的損失。研究成果業已獲得水利部主管部門組織的專家評審。
威德薩公司高端產業未來發展前景十分看好，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高。威德薩公司開發、發明和創造潛力較大，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、監測和多維大數據技術，推廣應用三維激光掃描智能裝備，實現大規模、復雜條件的多維空間數據采集、處理，實現大范圍內各類數據系統科學應用和管理系統，是促進數字經濟高質量發展的支撐智能裝備。
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、系統集成、試驗檢測產業化進程，集聚國內外科技專家、企業家及投資商成為威德薩公司產業高質量發展團隊，為安徽省、馬鞍山市高端智能制造裝備產業高質量發展做出應有貢獻，為馬鞍山市“生態福地、智造名城”升級版積極貢獻智慧和能力。
安徽威德薩科技有限公司
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