基于層次模型的風(fēng)暴預(yù)報(bào)系統(tǒng)研究.pdf

1、冰雹、龍卷風(fēng)、暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣是歷時(shí)短，破壞力強(qiáng)的災(zāi)害性天氣之一，目前對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)主要還是依靠短時(shí)預(yù)報(bào)員通過(guò)分析眾多雷達(dá)產(chǎn)品，對(duì)比強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)回波的各種指標(biāo)得出最終預(yù)報(bào)結(jié)果。隨著天氣雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行暴雨和冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣的自動(dòng)識(shí)別和預(yù)報(bào)已成為可能。冰雹和暴雨的云圖特征很相似，大小冰雹的云圖特征也有一定的差距，冰雹或暴雨的到來(lái)又往往伴隨著大風(fēng)，因此預(yù)報(bào)過(guò)程中采用單一的識(shí)別模式往往難以應(yīng)對(duì)其多變的復(fù)雜性。

2、　　 本文主要涉及以下幾方面工作：
　　 (1)基于風(fēng)暴特點(diǎn)的特征提取及特征體系構(gòu)建。通過(guò)分析冰雹、暴雨和大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的云圖特點(diǎn)，分別從統(tǒng)計(jì)、形態(tài)、分布和演變四個(gè)方面提取特征并組織特征體系。根據(jù)冰雹、暴雨和大風(fēng)的發(fā)展特點(diǎn)，將特征有針對(duì)性的應(yīng)用到各類(lèi)風(fēng)暴的識(shí)別中。
　　 (2)實(shí)現(xiàn)單層識(shí)別模型的設(shè)計(jì)與訓(xùn)練。依據(jù)靜態(tài)圖像的特征，針對(duì)大單體、小單體和多核單體分別進(jìn)行特征分析，選擇不同的特征進(jìn)行分類(lèi)器的訓(xùn)練以得出效果較好的

3、分類(lèi)模型。
　　 (3)分類(lèi)器的綜合設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)風(fēng)暴預(yù)報(bào)系統(tǒng)復(fù)雜且具有時(shí)變性的特點(diǎn)，將層次模型的概念引入預(yù)報(bào)系統(tǒng)中。整個(gè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)整體分為三層：底層粗分類(lèi)器、基于支持向量機(jī)的中層分類(lèi)器和基于知識(shí)的高層分類(lèi)器，針對(duì)不同類(lèi)型的云團(tuán)采用不同的識(shí)別策略。本系統(tǒng)通過(guò)層層遞進(jìn)，相互協(xié)調(diào)，輸出優(yōu)化的方法綜合利用靜態(tài)云圖信息、動(dòng)態(tài)演變信息和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)給出最終預(yù)報(bào)結(jié)果和風(fēng)暴趨勢(shì)預(yù)警，有效解決了單一分類(lèi)器對(duì)于復(fù)雜性風(fēng)暴識(shí)別準(zhǔn)確率不高，預(yù)報(bào)不全面的問(wèn)