臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法，包括：獲取特定區(qū)域的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)記錄；從臺(tái)風(fēng)活動(dòng)記錄中篩選出登陸臺(tái)風(fēng)和未登陸臺(tái)風(fēng)；篩選出登陸臺(tái)風(fēng)在登陸特定區(qū)域之前的預(yù)設(shè)時(shí)間段，登陸臺(tái)風(fēng)所在的區(qū)域，并利用聚類算法將區(qū)域化為多個(gè)子區(qū)域；針對(duì)多個(gè)子區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域，篩選出進(jìn)入每個(gè)區(qū)域的所有登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)，并分別獲取登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的特征因子；利用每個(gè)區(qū)域獲取的登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的特征因子，利用分類算法生成每個(gè)區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸判斷標(biāo)準(zhǔn)；利用每個(gè)區(qū)域獲取的登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，以獲取臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)的概率。本方法準(zhǔn)確性高，實(shí)時(shí)性好。
【專利說(shuō)明】臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及臺(tái)風(fēng)預(yù)警【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)評(píng)估工作在國(guó)內(nèi)外一直被廣泛關(guān)注，由于臺(tái)風(fēng)具有隨機(jī)性強(qiáng)、影響范圍廣、爆發(fā)能量巨大的特點(diǎn)，以往的研究主要集中于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及路徑預(yù)測(cè)方面。美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心、日本東京臺(tái)風(fēng)中心和中國(guó)中央氣象臺(tái)等多個(gè)機(jī)構(gòu)一直對(duì)不同區(qū)域的熱帶氣旋的預(yù)報(bào)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、總結(jié)和改進(jìn)。
[0003]目前臺(tái)風(fēng)預(yù)測(cè)的主要方法有:變維分形模型預(yù)測(cè)，基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的空間分析預(yù)測(cè)、氣候持續(xù)(CLIPER)模式預(yù)測(cè)，基于遺傳算法的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)，數(shù)值預(yù)報(bào)模式并行化預(yù)測(cè)，衛(wèi)星導(dǎo)風(fēng)技術(shù)預(yù)測(cè)和分形分布模型預(yù)測(cè)等。以2004年為例，美國(guó)颶風(fēng)中心分別預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)大西洋颶風(fēng)24/48/72小時(shí)位置平均距離誤差分別為106/187/280公里。日本東京臺(tái)風(fēng)中心發(fā)布的臺(tái)風(fēng)位置預(yù)測(cè)平均誤差分別為125/243/355公里。中國(guó)中央氣象臺(tái)24/48/72小時(shí)臺(tái)風(fēng)位置預(yù)報(bào)平均誤差分別為120/215/326公里。由此可見臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差較大的缺點(diǎn)雖有所改善，但仍舊無(wú)法滿足各行業(yè)對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)精度的需求。而且以往的臺(tái)風(fēng)預(yù)測(cè)方法不能判斷臺(tái)風(fēng)是否登陸，只能預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑及相應(yīng)特征因子。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種準(zhǔn)確性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟:獲取特定區(qū)域的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)記錄；從所述臺(tái)風(fēng)活動(dòng)記錄中篩選出登陸臺(tái)風(fēng)和未登陸臺(tái)風(fēng)；篩選出所述登陸臺(tái)風(fēng)在登陸所述特定區(qū)域之前的預(yù)設(shè)時(shí)間段，所述登陸臺(tái)風(fēng)所在的區(qū)域，并利用聚類算法將所述區(qū)域化為多個(gè)子區(qū)域；針對(duì)所述多個(gè)子區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域，篩選出進(jìn)入所述每個(gè)區(qū)域的所有登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)，并分別獲取所述登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和所述未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的特征因子；利用所述每個(gè)區(qū)域獲取的所述登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和所述未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的特征因子，利用分類算法生成所述每個(gè)區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸判斷標(biāo)準(zhǔn)；利用所述每個(gè)區(qū)域獲取的所述登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和所述未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)所述每個(gè)區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，以獲取所述臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)的概率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法，依據(jù)特定區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸記錄，結(jié)合聚類分析和分類分析等的數(shù)據(jù)挖掘方法，計(jì)算出特定區(qū)域的臺(tái)風(fēng)的登陸的判斷標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)測(cè)概率，目標(biāo)性強(qiáng)。準(zhǔn)確性高，實(shí)時(shí)性好。
[0008]在一些示例中，所述登陸臺(tái)風(fēng)定義為:臺(tái)風(fēng)中心與特定區(qū)域邊界的最小距離小于或等于臺(tái)風(fēng)的影響半徑。
[0009]在一些示例中，所述最小距離的計(jì)算公式為:假設(shè)已知兩點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)分別為(I1 = (E1, N1), d2 = (E2, N2),則所述已知兩點(diǎn)之間的最小距離為:
[0010]I Cl1Cl21 =R.arccos [CosN1.CosN2.cos (E1-E2) +SinN1.SinN2]
[0011]其中，E1, E2代表經(jīng)度，N1, N2代表緯度，R為地球的平均半徑。
[0012]在一些示例中，所述聚類算法為K-means聚類算法。
[0013]在一些示例中，所述特征因子包括:強(qiáng)度等級(jí)、緯度、經(jīng)度、中心最低氣壓、2分鐘平均近中心最大風(fēng)速、緯度遷移速度和經(jīng)度遷移速度。
[0014]在一些示例中，所述緯度遷移速度和經(jīng)度遷移速度的計(jì)算公式為:假設(shè)當(dāng)前觀測(cè)時(shí)刻和所述當(dāng)前觀測(cè)時(shí)刻之前的兩個(gè)觀測(cè)時(shí)刻的臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)緯度分別為(Et, Nt), (Εη，Νη)和(Et_2，Nt_2)，則所述當(dāng)前時(shí)刻的所述經(jīng)度遷移速度和所述緯度遷移速度分別如下所示:

【權(quán)利要求】
1.一種臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取特定區(qū)域的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)記錄； 從所述臺(tái)風(fēng)活動(dòng)記錄中篩選出登陸臺(tái)風(fēng)和未登陸臺(tái)風(fēng)； 篩選出所述登陸臺(tái)風(fēng)在登陸所述特定區(qū)域之前的預(yù)設(shè)時(shí)間段，所述登陸臺(tái)風(fēng)所在的區(qū)域，并利用聚類算法將所述區(qū)域化為多個(gè)子區(qū)域； 針對(duì)所述多個(gè)子區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域，篩選出進(jìn)入所述每個(gè)區(qū)域的所有登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)，并分別獲取所述登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和所述未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的特征因子; 利用所述每個(gè)區(qū)域獲取的所述登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和所述未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的特征因子，利用分類算法生成所述每個(gè)區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸判斷標(biāo)準(zhǔn)； 利用所述每個(gè)區(qū)域獲取的所述登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)和所述未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)所述每個(gè)區(qū)域的臺(tái)風(fēng)登陸判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 驗(yàn)證，以獲取所述臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)的概率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述登陸臺(tái)風(fēng)定義為:臺(tái)風(fēng)中心與特定區(qū)域邊界的最小距離小于或等于臺(tái)風(fēng)的影響半徑。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述最小距離的計(jì)算公式為: 假設(shè)已知兩點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)分別為Cl1 = (E1, N1)，d2 = (E2, N2)，則所述已知兩點(diǎn)之間的最小距離為:
Id1Cl2I = R.arccos [CosN1.CosN2.cos (E1-E2) +SinN1.SinN2] 其中，E1, E2代表經(jīng)度，N1, N2代表緯度，R為地球的平均半徑。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚類算法為K-means聚類算法。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征因子包括:強(qiáng)度等級(jí)、緯度、經(jīng)度、中心最低氣壓、2分鐘平均近中心最大風(fēng)速、緯度遷移速度和經(jīng)度遷移速度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述緯度遷移速度和經(jīng)度遷移速度的計(jì)算公式為: 假設(shè)當(dāng)前觀測(cè)時(shí)刻和所述當(dāng)前觀測(cè)時(shí)刻之前的兩個(gè)觀測(cè)時(shí)刻的臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)緯度分別為(Et，Nt)，(Et_1； Nt^1)和(Et_2，Nt_2)，則所述當(dāng)前時(shí)刻的所述經(jīng)度遷移速度和所述緯度遷移速度分別如下所示:
其中，R為地球的平均半徑，
，所述經(jīng)度遷移速度和所述緯度遷移速度的單位為:km/h。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分類算法為分類回歸樹算法。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述臺(tái)風(fēng)登陸預(yù)測(cè)的概率包括:正判概率、虛警概率和漏檢概率。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述正判概率、虛警概率和漏檢概率的計(jì)算公式如下: 假設(shè)某區(qū)域中的登陸臺(tái)風(fēng)和未登陸臺(tái)風(fēng)的觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)目分別為Zl和Z2，將登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)的臺(tái)風(fēng)登陸的數(shù)目設(shè)為M1，將未登陸臺(tái)風(fēng)觀測(cè)點(diǎn)未登陸臺(tái)風(fēng)的數(shù)目為M2，則所述正判概率、虛警概率和漏檢概率分別為:
【文檔編號(hào)】G01W1/10GK104200082SQ201410419651
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】高文勝, 周瑞旭, 張博文, 符祥干, 陳欽柱, 黃松, 梁亞峰 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 海南電網(wǎng)公司