un.2023METEOROSCIENCEANDTECHNOLOGY2023年6月319第51卷第3期Vol.51,No.3象技科基于注意力反向投影网络的天气雷达回波超分辨率重建算法余秋1.2曾强宇1,2*张福贵1，2王皓1.2史朝1.2李浩然1，2（1成都信息工程大学电子工程学院，成都610225；2大气探测重点开放实验室，成都610225）摘要高高分辨率的天气雷达数据能揭示探测天气目标的精细结构，对灾害性天气分析和预报预警至关重要。提高天气雷达反射率数据分辨率可以提升现有业务天气雷达对中小尺度强对流灾害性天气的监测和预警能力。本文在不改变雷达硬件的情况下，提出了基于注意力反向投影网络（AttentionBack-ProjectionNetwork，ABPN）的天气雷达回波超分辨率重建算法用于提高雷达反射率数据分辨率。ABPN通过在深度反向投影网络（DeepBack-ProjectionNetwork，DBPN)中加人长短跳跃连接和通道注意力机制，对关键区域精细化重建结构特征。通过对实际天气过程超分辨率重建测试，结果表明，ABPN算法在雷达回波重建质量和主观视觉评估上有明显的优势，特别是在回波细节和天气雷达的边缘结构特征方面。关键词同天气雷达；神经网络；超分辨率；反向投影网络；注意力机制中图分类号：P412D0I:10.19517/j.1671-6345.20220370文献标识码：A引言多普勒天气雷达利用云、雨等散射体中粒子与雷达之间的相对运动形成的多普勒效应进行探测，是分析中、小尺度天气系统和预警强对流天气的重要探测工具[1-2]。雷达分辨率越高，探测到气象目标结构越精细，越有可能在灾害性天气过程的早期阶段进行预警，提高天气雷达的分辨率对灾害性天气过程精细化探测和预警预报至关重要。提高天气雷达距离和方位分辨率可以增大天线尺寸、减小脉冲宽度[3]和脉冲压缩技术方式[4-5]等，但基于硬件提高雷达分辨率的方法受到时间、成本和改造难度等因素制约，难以应用于气象业务中。近年来有学者从信号和数据处理角度，在不改变雷达硬件条件的基础上，通过超分辨率算法使天气雷达的基数据或者二次产品数据分辨率提高。Ruzanski等[6]利用改进插值法对天气雷达数据进行加窗，保留了重要的回波结构特征。插值法计算简单，但重建过程中没有增加信息量，分辨率提升有限。何建新等[7]利用改进的迭代投影算法（Itera-tiveBack-Projection，IBP）应用于天气雷达回波超分辩率重建，该算法以相邻体扫时间上的先验信息进行约束，获得重建的高分辨率雷达回波。与插值法相比，基于重建的方法明显改善了雷达回波的边缘和细节。但基于重建的方法随着...
