基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法

2023-06-05 17:14:31 1

基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法
【專利摘要】本發明涉及防汛信息化及氣象應用領域，特別是一種基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，該方法通過內插算法，得出每條颱風路徑中均勻分部的關鍵路徑點，再基於關鍵路徑點，計算出不同颱風路徑間的最短偏差距離，從而得到地理空間上更為科學的分析最為相似的颱風路徑，更好的為防汛防臺提供科學的技術支撐。
【專利說明】基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及防汛信息化及氣象應用領域，特別是一種基於最短路徑算法的路徑相 似颱風分析方法。
【背景技術】
[0002]中國在歷經幾十年的防臺抗災中，各地防汛、氣象單位積累了大量關於颱風的路 徑資料、歷史資料，這些資料在防臺抗災中發揮了一定的作用。這些積累的颱風特徵參數資 料雖然比較齊全，但比較分散，當前基本是通過設計單一的颱風查詢界面來查詢對應颱風 編號的資料，在查詢分析、檔案搜索、颱風對比分析上比較麻煩，在具體的防臺工作中時效 性差。颱風的數據在現實中具有較強的關聯性，因此有必要對這些資料進行數位化關聯分 析，通過計算颱風相似的方式實現相似颱風的信息查詢，從而為防臺抗災指揮決策提供更 好的服務，將防汛防臺工作提高到一個較高的信息化、科學化的水平，提升防汛防臺工作的 快速反應能力。
[0003]在颱風相似路徑分析中，現有有一些相似的分析方法，分析的原理更多是基於數 據上的查詢功能，比如風力、風速數據在一定範圍區間的，地圖上經緯度數據在一定範圍區 間的。該分析在應用上可以達到一定的作用，但是對分析結果上，計算方法偏單一，沒有深 入挖掘其颱風路徑上的分析計算方式，路徑分析結果有待進一步加強。
[0004]先前《基於GIS的颱風相似路徑空間分析應用方法》(發明(設計)人:湯成鋒，分 類號:G01W1/10(2006.01)I)提出了基於GIS的相似路徑空間分析方法，但是該方法仍然 是基於颱風歷史路徑點的分析。因為颱風路徑點發布的時間頻率隨著颱風相對陸地的距離 會發生變化，整條路徑中歷史路徑點的分別不均勻，導致靠近陸地部分的權重偏大，從而影 響了分析結果。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，能有效的 得出最為相似的颱風路徑，為防汛防臺提供科學的技術支撐。
[0006]本發明採用以下方案實現:一種基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，其 特徵在於包括以下步驟:
步驟SOl:確定颱風分析計算的地理空間網格力度:根據颱風路徑的經緯度數據值，生 成對應的路徑過程線圖，並在過程線的範圍內按照一預定度數為單位區間的網格力度，作 為最短路徑計算的基礎依據；
步驟S02:通過網格內插方法計算出颱風路徑節點與網格上的所有交叉點集，通過網 格化處理，計算與網格交叉點集，沒有在網格上有交叉的不納入計算範圍；
步驟S03:將角度範圍為與正北方向正負偏差33.75度，稱為縱向區間；通過計算颱風 路徑節點間的角度來確定颱風移向，首先，建立交叉點的方向坐標；其次，判斷移動方向與 正北方向的夾角是否大於33.75度，以此來確定是以經度網格上的交叉點為關鍵路徑點，還是以緯度網格上的交叉點為關鍵路徑點；
步驟S04:通過遍歷計算每個線段上的交叉路徑點後，計算得到關鍵路徑點集，並得到每個關鍵路徑點的距離差；如果是緯度上的關鍵路徑點，通過計算當前颱風和歷史颱風通過這些特徵經度線時的緯度值，距離差設為YiHYi =歷史颱風緯度值-當前颱風緯度值。如果是經度上的關鍵路徑點，則:Yi =歷史颱風經度值-當前颱風經度值；
步驟S05:將所有關鍵路徑點上的距離累計和用E Yi表示，每兩號颱風間的最短距離差都有一個E Yi ;用平均距離1/n E Yi的大小來衡量每個颱風的路徑相似度。
[0007]在本發明一實施例中，所述網格內插方法的計算方式如下:
假設路徑節點A(xl，yl)和路徑節點B(x2，y2)通過差值計算得到該線段的交叉點集 P2，P3，P3 (x，y)在A和B的連線上，則:
【權利要求】
1.一種基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，其特徵在於包括以下步驟:步驟SOl:確定颱風分析計算的地理空間網格力度:根據颱風路徑的經緯度數據值，生成對應的路徑過程線圖，並在過程線的範圍內按照一預定度數為單位區間的網格力度，作為最短路徑計算的基礎依據；步驟S02:通過網格內插方法計算出颱風路徑節點與網格上的所有交叉點集，通過網格化處理，計算與網格交叉點集，沒有在網格上有交叉的不納入計算範圍；步驟S03:將角度範圍為與正北方向正負偏差33.75度，稱為縱向區間；通過計算颱風路徑節點間的角度來確定颱風移向，首先，建立交叉點的方向坐標；其次，判斷移動方向與正北方向的夾角是否大於33.75度，以此來確定是以經度網格上的交叉點為關鍵路徑點， 還是以緯度網格上的交叉點為關鍵路徑點；步驟S04:通過遍歷計算每個線段上的交叉路徑點後，計算得到關鍵路徑點集，並得到每個關鍵路徑點的距離差；如果是緯度上的關鍵路徑點，通過計算當前颱風和歷史颱風通過這些特徵經度線時的緯度值，距離差設為YiHYi =歷史颱風緯度值-當前颱風緯度值；如果是經度上的關鍵路徑點，則:Yi =歷史颱風經度值-當前颱風經度值；步驟S05:將所有關鍵路徑點上的距離累計和用E Yi表示，每兩號颱風間的最短距離差都有一個E Yi ;用平均距離1/n E Yi的大小來衡量每個颱風的路徑相似度。
2.根據權利要求1所述的基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，其特徵在於: 所述網格內插方法的計算方式如下:假設路徑節點A(xl，yl)和路徑節點B(x2，y2)通過差值計算得到該線段的交叉點集 P2，P3，P3 (x，y)在A和B的連線上，則:
3.根據權利要求1所述的基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，其特徵在於: 所述步驟S05後根據1/n E Yi與相似度對應表來確定路徑間的相似度值，即:l/n E Yi為 50km、100km、200km、350km 分別依次對應的相似度為:95%、90%、80%、70%。
4.根據權利要求1所述的基於最短路徑算法的路徑相似颱風分析方法，其特徵在於: 所述預定度數為0.1度。
【文檔編號】G06F19/00GK103500278SQ201310456978
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】洪水潔, 黃敏 申請人:福建四創軟體有限公司