热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法以及预报装置与流程

1.本发明涉及天气预报技术领域，具体地涉及一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法以及一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报装置。


背景技术：

2.为了满足人们日益增长的生活需求，天气预报在人们生活中所起到的作用越来越大，因此人们对天气预报的准确性的要求也越来越高，在传统的天气预报技术领域，往往通过设置在多个地理位置上的气象传感装置进行气象数据的采集，并进行天气分析和天气预报。
3.然而传统的天气预报方法的精确性、时效性较低，因此无法满足人们的实际需求，而随着计算机技术的发展，针对天气预报的模式产品不断丰富，其中就包括针对热带气旋路径预报的模式产品，然而现有的热带气旋路径产品往往以最大概率的单一、确定性路径的形式呈现，并且每次进行预报制作的时间有限，因此无法满足实际需求。
4.在现有的预报方法中，虽然可以通过采用权重系数的方法实现较为精确的短时效预报，但在进行长时效预报时，现有技术至少存在如下技术问题：一方面，72h以上长时效的预报误差与短时效的预报误差相关性明显减小；另一方面现有技术对某些特定的热带气旋无法给出长时效的预报路径，因此无法满足实际需求。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法以及预报装置，通过对短时效热带气旋路径和长时效热带气旋路径采用不同的计算方法进行预报，从而提高路径预报的精确性，满足了实际需求。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法，所述方法包括：确定热带气旋数据；基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；对所述短时效气旋路径和所述长时效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。
7.优选地，所述确定热带气旋数据，包括：读取原始热带气旋数据；基于所述原始热带气旋数据确定当前热带气旋位置；基于当前热带气旋位置确定当前热带气旋的路径预报信息；对所述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，获得热带气旋数据。
8.优选地，所述基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息，包括：基于当前热带气旋位置和所述热带气旋数据计算不同成员的成员误差；基于每个成员的成员误差生成所有成员的平均路径误差；从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员；基于所述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息。
9.优选地，所述基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径，包括：基于所述动态权
重信息生成与所述较好成员对应的反比权重；基于所述反比权重和所述热带气旋数据计算每个较好成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径；将所述第一预报路径和所述第一平均预报路径作为短时效气旋路径。
10.优选地，所述基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径，包括：基于所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值；基于所述平均权重值和所述热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，所述预设长时期在时间上滞后于所述预设短时期；将上述第二预报路径和所述第二平均预报路径作为长时效气旋路径。
11.相应的，本发明还提供一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报装置，所述装置包括：数据确定单元，用于确定热带气旋数据；动态权重确定单元，用于基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；第一路径计算单元，用于基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；第二路径计算单元，用于基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；路径预报单元，用于对所述短时效气旋路径和所述长时效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。
12.优选地，所述数据确定单元包括：数据读取模块，用于读取原始热带气旋数据；位置确定模块，用于基于所述原始热带气旋数据确定当前热带气旋位置；初始预报模块，用于基于当前热带气旋位置确定当前热带气旋的路径预报信息；数据确定模块，用于对所述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，获得热带气旋数据。
13.优选地，所述动态权重确定单元包括：成员误差计算模块，用于基于当前热带气旋位置和所述热带气旋数据计算不同成员的成员误差；平均误差计算模块，用于基于每个成员的成员误差生成所有成员的平均路径误差；筛选模块，用于从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员；动态权重确定模块，用于基于所述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息。
14.优选地，所述第一路径计算单元包括：反比模块，用于基于所述动态权重信息生成与所述较好成员对应的反比权重；第一计算模块，用于基于所述反比权重和所述热带气旋数据计算每个较好成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径；第一路径确定模块，用于将所述第一预报路径和所述第一平均预报路径作为短时效气旋路径。
15.优选地，所述第二路径计算单元包括：平均模块，用于基于所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值；第二计算模块，用于基于所述平均权重值和所述热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，所述预设长时期在时间上滞后于所述预设短时期；第二路径确定模块，用于将上述第二预报路径和所述第二平均预报路径作为长时效气旋路径。
16.通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：
17.通过对传统的热带气旋路径预报方法进行改进，在预报的过程中，对多模式不同成员的预报误差进行分析，并采用具有更精确预报数据的成员进行路径预报，从而提高预报精确性；
18.另一方面，通过对短时效路径和长时效路径分别采用不同的计算方法进行分析和预测，并将分别预测的结果进行合并以生成兼顾短期精确性和长期精确性的综合气旋路径预报结果，大大提高了热带气旋路径预报的精确性，满足了实际需求。
19.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
21.图1是本发明实施例提供的热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法的具体实现流程图；
22.图2是本发明实施例提供的对路径预报信息进行时间对其操作的示意图；
23.图3是本发明实施例提供的确定动态权重信息的具体实现流程图；
24.图4是本发明实施例提供的计算成员误差的示意图；
25.图5是本发明实施例提供的热带气旋组合权重多模式集成路径预报装置的结构示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
27.本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
28.请参见图1，本发明实施例提供一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法，所述方法包括：
29.s10)确定热带气旋数据；
30.s20)基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；
31.s30)基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；
32.s40)基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；
33.s50)对所述短时效气旋路径和所述长时效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。
34.在一种可能的实施方式中，首先获取热带气旋数据，由于该数据的准确性直接关系到后续热带气旋路径预报的精确性，而直接从各个渠道获取的数据可能存在残缺或时间不匹配的情况，因此需要进行数据优化。在本发明实施例中，所述确定热带气旋数据，包括：读取原始热带气旋数据；从所述原始热带气旋数据中；基于当前热带气旋位置确定当前热带气旋的路径预报信息；对所述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，获得热带气旋数据。
35.具体的，可以首先从数据渠道的数据接口，读取当前活跃热带气旋的实况数据作为原始热带气旋数据，该实况数据为多模式路径预报数据集，根据该原始热带气旋数据确定当前热带气旋位置，然后根据当前热带气旋位置在原始热带气旋数据中确定当前热带气旋的路径预报信息，在本实施例中，若有多个活跃气旋，则分别获取每个活跃气旋的气旋位
置以及对应的路径预报信息，由于上述数据可能存在不全的情况，因此还进一步对上述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，具体的，基于线性插值算法对上述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，从而获得热带气旋数据，请参见图2，为本发明实施例提供的对路径预报信息进行时间对其操作的示意图，由于不同模式的起报时间与热带气旋当前的实况时间之间有时间差，因此需要把两个时间进行对比，确定当前热带气旋实况针对每一个模式、最近一次起报时间的预报数据是多少时效的预报数据。此时对上述热带气旋数据进行分析，以获得对应的动态权重信息。
36.在本实施例中，由于短时效(例如0-72h)内的热带气旋预报和长时效(例如84-168h)内的热带气旋预报其数据相关性较低，因此若采用统一的方法计算在短时期内的热带气旋路径和长时期内的热带气旋路径，则必然存在预报偏差，因此为了解决上述技术问题，通过计算热带气旋的动态权重并分别对短时效气旋路径和长时效气旋路径进行分析确定，从而提高气旋路径预报的精确性。
37.请参见图3，在本发明实施例中，所述基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息，包括：
38.s21)基于当前热带气旋位置和所述热带气旋数据计算不同成员的成员误差；
39.s22)基于每个成员的成员误差生成所有成员的平均路径误差；
40.s23)从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员；
41.s24)基于所述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息。
42.在一种可能的实施方式中，首先基于当前热带气旋位置和热带气旋数据计算不同成员的成员误差，在本实施例中，通过从多个数据渠道获取热带气旋的预报数据，即上述热带气旋数据由不同数据成员的预报数据构成，根据当前热带气旋的当前热带气旋位置以及上述多个预报数据可以计算不同成员的成员误差，以及进一步根据成员误差计算出所有成员的平均路径误差，具体的，可以将热带气旋的初始计算位置作为初始位置以预设方向(例如为正北方向)为y轴建立坐标系，以地球大圆半径re(6371km)为计算尺度计算成员误差(即预报位置与实况位置之间的偏差)，计算公式可以为：
[0043][0044]
其中为对应的纬度，λ为对应的经度，请参见图4，为本发明实施例提供的计算成员误差的示意图。
[0045]
此时根据上述平均路径误差从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员，然后基于上述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息，例如在一种实施例中，筛选出5个较好成员，其中其成员误差分别为0.8、0.6、1.2、0.9、0.8，因此根据上述成员个数和成员误差确定其在当前时刻的动态权重信息分别为0.19、0.14、0.28、0.21、0.19，由于不同预报模式(不同数据源)下每个成员、每次起报的路径误差都是变化的，因此每次参与集成的成员个数、每个成员分配到的权重都是变化的。
[0046]
此时根据上述动态权重信息确定短时效气旋路径，在本发明实施例中，所述基于
所述动态权重信息确定短时效气旋路径，包括：基于所述动态权重信息生成与所述较好成员对应的反比权重；基于所述反比权重和所述热带气旋数据计算每个较好成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径；将所述第一预报路径和所述第一平均预报路径作为短时效气旋路径。
[0047]
在一种可能的实施方式中，首先根据该动态权重信息，生成与每个较好成员对应的反比权重，然后计算在该反比权重下各个成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径，该预设短时期为0-60h～0-84h范围内的时期，优选地，为0-72h的时期。需要说明的是，若存在多个活跃气旋，则分别计算每个活跃气旋在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径，并将上述第一预报路径和第一平均预报路径作为短时效气旋路径。
[0048]
在本发明实施例中，通过采用集成路径的方式，将多个成员针对热带气旋的路径预报信息进行集成处理，从而获得更精确和可靠的路径预报数据，实现了短时期内热带气旋路径的精确预报。
[0049]
进一步的，由于在进行路径预报数据的准备过程中，对成员进行筛选，仅结合具有更精确预测数据的成员进行热带气旋路径的分析，从而大大提高了动态权重的分配精确性和数据的准确性，提高了后续短时效气旋路径的预测精确性。此时进一步进行长时效气旋路径的分析。
[0050]
在本发明实施例中，所述基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径，包括：基于所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值；基于所述平均权重值和所述热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，所述预设长时期在时间上滞后于所述预设短时期；将上述第二预报路径和所述第二平均预报路径作为长时效气旋路径。
[0051]
由于长时效的热带气旋路径其预报数据与其短时效路径预报数据关联不大，因此可以不依据其动态权重进行路径预报，而是根据所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值，即将每个成员的权重进行平分，然后根据平均权重值和热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，该预设长时期可以为72h-180h内的时段，优选地的为84h-168h，该预设长时期在时间上为滞后于预设短时期的。此时将上述第二预报路径和第二平均预报路径作为长时效气旋路径。
[0052]
然后根据上述短时效气旋路径和长时效气旋路径进行路径合成操作，从而生成针对热带气旋在长时效和短时效内的精确集成路径预报结果。
[0053]
在本发明实施例中，通过对现有热带气旋的路径预测方法进行改进，分别对短时效路径和长时效路径进行分别采用不同的成员数据以及不同的权重值进行预测分析，从而兼顾了短期和长期的路径预测精确性，满足了实际需求。
[0054]
下面结合附图对本发明实施例所提供的热带气旋组合权重多模式集成路径预报装置进行说明。
[0055]
请参见图5，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报装置，所述装置包括：数据确定单元，用于确定热带气旋数据；动态权重确定单元，用于基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；第一路径计算单元，用于基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；第二路径计算单元，用于基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；路径预报单元，用于对所述短时效气旋路径和所述长时
效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。
[0056]
在本发明实施例中，所述数据确定单元包括：数据读取模块，用于读取原始热带气旋数据；位置确定模块，用于基于所述原始热带气旋数据确定当前热带气旋位置；初始预报模块，用于基于当前热带气旋位置确定当前热带气旋的路径预报信息；数据确定模块，用于对所述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，获得热带气旋数据。
[0057]
在本发明实施例中，所述动态权重确定单元包括：成员误差计算模块，用于基于当前热带气旋位置和所述热带气旋数据计算不同成员的成员误差；平均误差计算模块，用于基于每个成员的成员误差生成所有成员的平均路径误差；筛选模块，用于从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员；动态权重确定模块，用于基于所述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息。
[0058]
在本发明实施例中，所述第一路径计算单元包括：反比模块，用于基于所述动态权重信息生成与所述较好成员对应的反比权重；第一计算模块，用于基于所述反比权重和所述热带气旋数据计算每个较好成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径；第一路径确定模块，用于将所述第一预报路径和所述第一平均预报路径作为短时效气旋路径。
[0059]
在本发明实施例中，所述第二路径计算单元包括：平均模块，用于基于所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值；第二计算模块，用于基于所述平均权重值和所述热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，所述预设长时期在时间上滞后于所述预设短时期；第二路径确定模块，用于将上述第二预报路径和所述第二平均预报路径作为长时效气旋路径。
[0060]
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
[0061]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0062]
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，randomaccess memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0063]
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

技术特征：
1.一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法，其特征在于，所述方法包括：确定热带气旋数据；基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；对所述短时效气旋路径和所述长时效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定热带气旋数据，包括：读取原始热带气旋数据；基于所述原始热带气旋数据确定当前热带气旋位置；基于当前热带气旋位置确定当前热带气旋的路径预报信息；对所述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，获得热带气旋数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息，包括：基于当前热带气旋位置和所述热带气旋数据计算不同成员的成员误差；基于每个成员的成员误差生成所有成员的平均路径误差；从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员；基于所述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径，包括：基于所述动态权重信息生成与所述较好成员对应的反比权重；基于所述反比权重和所述热带气旋数据计算每个较好成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径；将所述第一预报路径和所述第一平均预报路径作为短时效气旋路径。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径，包括：基于所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值；基于所述平均权重值和所述热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，所述预设长时期在时间上滞后于所述预设短时期；将上述第二预报路径和所述第二平均预报路径作为长时效气旋路径。6.一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报装置，其特征在于，所述装置包括：数据确定单元，用于确定热带气旋数据；动态权重确定单元，用于基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；第一路径计算单元，用于基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；第二路径计算单元，用于基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；路径预报单元，用于对所述短时效气旋路径和所述长时效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据确定单元包括：数据读取模块，用于读取原始热带气旋数据；位置确定模块，用于基于所述原始热带气旋数据确定当前热带气旋位置；初始预报模块，用于基于当前热带气旋位置确定当前热带气旋的路径预报信息；数据确定模块，用于对所述路径预报信息进行数据补充操作和时间对齐操作，获得热带气旋数据。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述动态权重确定单元包括：成员误差计算模块，用于基于当前热带气旋位置和所述热带气旋数据计算不同成员的成员误差；平均误差计算模块，用于基于每个成员的成员误差生成所有成员的平均路径误差；筛选模块，用于从所有成员中筛选出成员误差小于平均路径误差的较好成员；动态权重确定模块，用于基于所述较好成员的成员个数以及每个较好成员对应的成员误差生成对应的动态权重信息。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一路径计算单元包括：反比模块，用于基于所述动态权重信息生成与所述较好成员对应的反比权重；第一计算模块，用于基于所述反比权重和所述热带气旋数据计算每个较好成员在预设短时期内的第一预报路径和第一平均预报路径；第一路径确定模块，用于将所述第一预报路径和所述第一平均预报路径作为短时效气旋路径。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二路径计算单元包括：平均模块，用于基于所有成员的成员数量确定每个成员的平均权重值；第二计算模块，用于基于所述平均权重值和所述热带气旋数据计算每个成员在预设长时期内的第二预报路径和第二平均预报路径，所述预设长时期在时间上滞后于所述预设短时期；第二路径确定模块，用于将上述第二预报路径和所述第二平均预报路径作为长时效气旋路径。

技术总结
本发明实施例公开了一种热带气旋组合权重多模式集成路径预报方法预计预报装置，涉及天气预报技术领域，所述方法包括：确定热带气旋数据；基于所述热带气旋数据确定与热带气旋对应的动态权重信息；基于所述动态权重信息确定短时效气旋路径；基于所述热带气旋数据确定长时效气旋路径；对所述短时效气旋路径和所述长时效气旋路径执行路径合成操作，获得所述热带气旋的集成路径预报结果。通过对短时效热带气旋路径和长时效热带气旋路径采用不同的计算方法进行预报，从而提高路径预报的精确性，满足了实际需求。满足了实际需求。满足了实际需求。


技术研发人员：沈海波 邓力源 王凌梓 邓韦斯 邹明龙 王忍之
受保护的技术使用者：北京朗润知天科技有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/15