长沙市气象局长沙城区X波段雷达应用暨短临预警服务系统采购需求公开

1、业务目标

S波段雷达俗称大雷达，时间分辨率6分钟，空间分辨率为1千米，不能精细监测中小尺度的短时强降水、强对流天气的发生、发展及消亡过程；X 波段雷达俗称小雷达，时间分辨率1分钟，空间分辨率为100米，可有效解决S波段雷达业务探测模式中存在的近距离静椎区和远距离低空盲区的缺陷。通过建设****X波段雷达应用暨短临预警服务系统，一是通过关键预报预警指标的提升，提高全市气象精准预测预警的能力水平，为**市精细化治理提供更高水平的气象保障服务；二是通过打造气象服务场景化应用，为轨道交通、交警、自然**、水利、应急、教育、住建、交通、农业等9个部门单位提供场景化预报预警服务，为各部门单位相关业务管理提供支撑。

2、技术目标

基于长株潭地区15部X波段相控阵雷达（****7部、****水文局6部、****气象局各1部）和全省 14 部 S 波段双偏振雷达组网监测数据及其他气象监测数据，建设****X波段雷达应用暨短临预警服务系统，可有效提升分区域定量降水估测的准确性，监测空间精度可达500米级，降水估测准确率达85％；短时强降水（1小时降雨量≥20 毫米）预警提前量可达到30分钟以上，预警准确率达 70％；强对流天气（冰雹、雷暴大风）预警准确率达 80%。

相关行业标准

****X波段雷达应用暨短临预警服务系统建设时将考虑与现有业务系统进行统筹设计，采用一致的架构与底层支撑环境，按照统一标准体系、统一安全防护、统一运维监管的要求，推进数据融通、服务融通、应用融通，保证业务的连续可靠运行、**优化融合、平台整合安全、数据互认共享、管理统筹规范、服务便捷高效。

1、基础设施层

基础设施层为支撑****X波段雷达应用暨短临预警服务系统正常运行的计算**、存储**与网络**，网络**包电子政务外网、气象网络系统以及各类专线、互联网等。本项目数据源来自****现有各个系统的气象监测数据，需要新增数据处理服务器对数据进行必要归集、格式转换、数据交换等。

2、数据层

数据层为系统建设的基础与重要组成部分。系统需要存储与管理的数据主要包含各类来源的气象观测数据，包括雷达数据、观测站数据、卫星数据、基础地理信息数据、系统生成的预报预警数据以及轨道交通、交警、资规划、水文、应用急等场景服务产品数据等。

3、平台层

平台支撑层为应用服务层提供支撑环境，主要包括中间件、数据库、操作系统，以及统一用户、统一消息、统一身份认证、地理信息服务等。

4、应用层

应用服务层主要面向系统人员和外部用户或各子系统间提供应用服务。包括资料收集和雷达资料质量控制子系统、雷达雨量衰减订正子系统、雷达组网融合子系统、定量估算降水子系统、0-2小时降水预报子系统、强对流天气预报预警子系统和产品集成与分析应用子系统。

5、展示层

展示层最终面向的用户，主要包括运维人员、值班人员、业务人员、管理人员等用户和第三方系统使用，主要包括大屏可视化、浏览器展示等。

配套设备清单

1、服务时间：完成系统开发时间为合同签订后6个月内。

2、服务地点：****

3、服务方式：采购人指定方式

功能需求

1、资料收集和雷达资料质量控制子系统

收集雷达及自动站等降水产品数据，按照相关标准规范进行转化和存储，并对雷达产品数据进行质量控制。主要包括雷达资料收集模块、雷达资料整理与解码模块和雷达资料质量控制模块。

功能指标

（1）收集雷达及自动站降水产品，进行格式转换和存储；

（2）雷达数据质量控制主要包括地物杂波、超折射杂波、电磁干扰、海浪回波、晴空回波等非降水回波的识别和消除。

性能指标

（1）数据资料：X波段雷达监测数据分为0级产品包括雷达直接监测生成的反射率因子（dBz）、无抑制反射率因子(UndBz)、径向速度(V)、速度谱宽(W)、差分反射率因子(Zdr)、相关系数(Phv)、差分传播相位(Phdp)、差分传播相位变化率(Kdp)等8个参量，以及站点经纬度、探测时间、探测模式等数据。

（2）数据格式：二进制bin格式；

（3）地面实况数据入库时间≤1分钟；

（4）气象雷达入库时间≤1分钟；

（5）非降水回波去除率≥95%；

（6）雷达产品分辨率小于100米×100米，产品时间分辨率：1分钟。

2、雷达资料雨衰减订正子系统

综合利用多种衰减订正方法对 X 波段相控阵雷达资料进行订正，输出可用于日常业务的雷达资料。由质控后的雷达资料收集模块、雷达资料解码模块、X 波段相控阵雷达衰减订正模块、X 波段相控阵雷达订正数据输出模块和雷达订正衰减订正效果评估模块组成。

功能指标

（1）基于KDP的反射率因子衰减订正；

（2）ZH—KDp综合衰减订正法。

性能指标

（1）雨衰减订正算法时间≤1分钟；

（2）雨衰减得到明显发送。

3、雷达组网融合子系统

雷达融合组网拼图通过将多部雷达收集到的雷达图像进行拼接，形成覆盖更广区域的雷达图像，从而提供更全面的天气监测信息，发挥天气雷达网的联合监测作用。

考虑到S和X波段雷达网数据的时空分辨率不同以及Mie散射引起的回波强度偏差，X波段和S波段雷达网三维回波强度组网方法采用先分别进行质量控制和组网拼图，然后把X波段雷达回波强度归一化处理到S波段回波强度上，同时，S波段雷达回波强度进行时间插值，处理到与X波段雷达时间同步的时间，然后S和X波段雷达进行组网。

功能指标

（1）X波段雷达组网融合；

（2）X、S波段雷达组网融合。

性能指标

（1）X波段雷达组网融合运算时间≤1分钟，雷达产品分辨率小于100米×100米，产品时间分辨率：1分钟；

（2）X、S波段雷达组网融合运算时间≤2分钟，雷达产品分辨率小于1千米×1千米，产品时间分辨率6分钟。

4、雷达降水反演及雨量订正子系统

雷达降水反演和雨量订正是指利用雷达观测数据来估计降水量的过程，以及对这些估计值进行校正以提高其准确性的方法。雷达降水反演是基于雷达反射率因子与降水率之间的关系，通过雷达观测到的反射率因子来估计降水量。另外由于多种因素如雷达波束的衰减、雨滴的蒸发、雷达波束的非均匀性等，雷达估计的降水量可能存在偏差，雨量订正就是对这些偏差进行校正的过程，以提高降水估计的准确性。

雷达降水反演及雨量订正生成高精度网格雨量及流域实时面雨量结果。集成基于双极化多普勒测雨雷达探测数据的高精度降雨反演算法，基于 ZH 及极化测量信息 ZDR、KDP 进行联合最优化降雨测量，获得高精度降雨反演结果。与雷达覆盖范围内的自动雨量站监测数据进行对比验证，评估降雨反演数据精度。

实时生成不大于 300 米（75 米的倍数）、5 分钟频次的网格雨量数据，按照 Netcdf 或 grid 格式进行存储，每个网格存储识别有效数据、降雨强度估计和降雨层。

功能指标

（1）雨量计-X波段雷达融合降水场；

（2）雨量计-X、S波段雷达融合降水场；

（3）多源融合实况降水产品。

性能指标

开展雷达-雨量计多源融合降水估测，获得高时空分辨率和高精度的多源融合降水，将采用不同季节、不同降水类型对雷达-雨量计资料融合降水技术，得到：

（1）雨量计-X波段雷达融合估算时间分辨率1分钟100米×100米降水场；

（2）雨量计-X、S波段雷达融合估算6分钟1千米×1千米降水场，累加生成1千米×1千米的逐小时和逐日的多源融合实况降水产品。

5、基于人工智能的 0-2 小时降水预报子系统

使用的 DIS（Dense Inverse Search）人工智能进行降水外推。DIS 人工智能是一种基于匹配的快速稠密人工智能。在计算运动矢量时，首先基于高斯金字塔技术对回波进行降采样，随后将回波划分成大小相同的小窗口，以最小化方差为目标，找到每个小窗口的对应窗口（类似交叉相关法），以此估计小窗口的平均运动矢量，再通过快速变分法解出满足空间一致性的格点运动矢量，随后将格点矢量作为初猜场，迭代入下一层金字塔，直到求出原始分辨率的运动矢量。通过运行试验，DIS 人工智能反演** 1km 分辨率的雷达回波运动矢量仅需要 20s，运行效率满足业务应用需求。

使用其他子系统的回波拼图和高分辨融合降水场，使用 DIS 人工智能求解回波运动矢量，实现 0-2 小时临近外推预报，输出逐 5 分钟的格点预报。

功能指标

（1）研发人工智能算法，生成基于历史雷达降雨监测数据的降水运动场，并根据不同尺度降水的演变规律不同，利用谱分解方法将降水分解为5-7个不同尺度的场，为临近预报奠定基础；

（2）研发二阶自相关模型，构建降水演变模型，实现分尺度外推预报；

（3）研发不同尺度外推降水场合成算法，形成确定性QPF预报；

（4）研发“冷—热”库读取算法，实现高频0-2小时不同预见期“冷—热”库随机快速写入和读取；

（5）算法模型：通过部署降水临近预报软件，计算雷达回波的人工智能场得到回波的运动矢量场，并基于运动矢量场对雷达回波进行外推，从而达到预报的目的，这种外推方法称为人工智能。从人工智能外推预报的功能说明开始分析，得到用例的输入、输出以及用例的处理过程等。

性能指标

（1）0-2小时降水预报运算时间≤2分钟；

（2）雨量计-X波段雷达融合，（0-2小时）降水预报数据时间分辨率1分钟100米×100米降水场；

（3）雨量计-X、S波段雷达融合，预报6分钟1米×1米降水场；

（4）最终系统能展示0-2小时预见期内，任意时段的每个格点逐5分钟、10分钟、30分钟、1小时的雨量柱状图和过程线，也可选择查看基于临近预报结果计算的未来0-2小时内任意时段流域（或政区）逐5分钟、10分钟、30分钟、1小时的雨量柱状图和过程线。系统也能在地图上展示未来0-2小时查询时段临近预报的累积降雨分布图。此外，系统还可查看历史任意时间点的上述预报结果。

6、强对流天气预报预警子系统

对流灾害性天气预警预报子系统主要是利用先进的雷达技术和人工智能算法，对可能发生的短时强降水、冰雹、雷暴大风等强对流天气事件进行实时监测、预警和预报。该系统将集成雷达监测数据、自动站数据以及其他气象数据，通过高效的数据处理和分析，提供强对流天气预报和预警信息。主要包括数据读取模块、强对流天气雷达特征识别、强对流天气识别、强对流天气预报模块。

功能指标

（1）实时监测和分析雷达及自动站降水数据；

（2）生成短时强降水、冰雹、雷暴大风等强对流天气的预警信号和预报产品；

（3）提供自定义的预警阈值设置和预报输出格式。

性能指标

（1）实时监测：小于1分钟；

（2）预警生成：小于1分钟；

（3）预报精度：100米×100米；

（4）响应时间：系统生成预警信号和预报产品的时间不超过1分钟。

7、产品集成与分析应用子系统

产品集成与分析应用主要对各子系统生成的产品、气象服务场景化应用等进行集中展示分析，形成对全市气象态势感知。主要包括雷达基本产品显示模块、三维拼图产品显示模块、定量估算降水产品（QPE）显示模块、0-2 小时降水预报产品显示模块、自动站资料显示模块、地质及山洪联防模块-重点单位信息查询模块、互联功能模块、系统配置模块、QPE 告警、QPF 告警、数据导出功能等。

功能指标

（1）实时显示各种产品；

（2）实现降雨衰减校正、雨量站融合、高精度雨强数据生成；

（3）多雷达融合产品生成及显示，灾害性降水预警预报及发布；

性能指标

（1）产品实时显示；

（2）降雨衰减校正、雨量站融合、高精度雨强数据生成≤2分钟。

（1）本项目严格按照《****政府投资信息化建设项目管理暂行办法》等文件规定验收。采购人在试运行开始前组织完成初步验收，试运行结****管理部门提出竣工验收申请，****管理部门组织专家进行竣工验收。

（2）项目符合国家与地方相关法律法规及技术规范和标准，并通过相关专家评审会议及相关部门验收合格，验收评审会相关费用由中标人负责。

（3）项目验收不合格，由中标人返工直至合格，有关返工、再行验收，以及给采购人造成的损失等费用由中标人承担。连续两次项目验收不合格的，采购人可终止合同，另行按规定选择其他供应商采购，由此带来的一切损失由中标人承担。

付款要求

1、支付进度

2、本项目采用费用包干方式建设，投标人报价包含本项目开发、实施、调试、安装、运维服务、数据对接等项目交付使用所产生一切费用、培训、人工、管理、财务等一切税费及办理相关证件、手续的一切费用。如一旦中标，在项目实施中出现任何遗漏，均由中标人提供，采购人不再支付任何费用。

履行合同的时间、地点及方式

1、服务时间：完成系统开发时间为合同签订后6个月内。

2、服务地点：****

3、服务方式：采购人指定方式

其它商务要求

1、驻场：为加快系统建设进度，确保没有远程方面的安全隐患，本项目采用驻场开发的方式，中标人驻场开发人员不少于2人，时间不少于3个月；质保期内驻场运维人员不少于1人，提供7X24小时运维服务。

2、气象业务与防灾减灾紧密相关，属于24小时不间断业务，因此项目建设期间，不允许影响现有业务，实施过程中，如果因本项目实施导致业务中断，中断时间1分钟以内，每次扣款1万元，中断时间超过1分钟，每分钟再加扣款1万元。