[發明專利]基于最短路徑算法的路徑相似臺風分析方法

有效

• 申請號: 201310456978.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103500278A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 洪水潔;黃敏
• 申請（專利權）人: 福建四創軟件有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01W1/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及防汛信息化及氣象應用領域，特別是一種基于最短路徑算法的路徑相似臺風分析方法。

背景技術

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于臺風的路徑資料、歷史資料，這些資料在防臺抗災中發揮了一定的作用。這些積累的臺風特征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臺風查詢界面來查詢對應臺風編號的資料，在查詢分析、檔案搜索、臺風對比分析上比較麻煩，在具體的防臺工作中時效性差。臺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字化關聯分析，通過計算臺風相似的方式實現相似臺風的信息查詢，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。

在臺風相似路徑分析中，現有有一些相似的分析方法，分析的原理更多是基于數據上的查詢功能，比如風力、風速數據在一定范圍區間的，地圖上經緯度數據在一定范圍區間的。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，沒有深入挖掘其臺風路徑上的分析計算方式，路徑分析結果有待進一步加強。

先前《基于GIS的臺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）提出了基于GIS的相似路徑空間分析方法，但是該方法仍然是基于臺風歷史路徑點的分析。因為臺風路徑點發布的時間頻率隨著臺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

本發明的目的是提供一種基于最短路徑算法的路徑相似臺風分析方法，能有效的得出最為相似的臺風路徑，為防汛防臺提供科學的技術支撐。

本發明采用以下方案實現：一種基于最短路徑算法的路徑相似臺風分析方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S01：確定臺風分析計算的地理空間網格力度：根據臺風路徑的經緯度數據值，生成對應的路徑過程線圖，并在過程線的范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臺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范圍；

步驟S03：將角度范圍為與正北方向正負偏差33.75度，稱為縱向區間；通過計算臺風路徑節點間的角度來確定臺風移向，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于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后，計算得到關鍵路徑點集，并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，通過計算當前臺風和歷史臺風通過這些特征經度線時的緯度值，距離差設為Yi，則：Yi?=?歷史臺風緯度值–當前臺風緯度值。如果是經度上的關鍵路徑點，則：Yi?=?歷史臺風經度值–當前臺風經度值；

步驟S05：將所有關鍵路徑點上的距離累計和用∑Yi表示，每兩號臺風間的最短距離差都有一個∑Yi；用平均距離1/n∑Yi的大小來衡量每個臺風的路徑相似度。

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(x1,y1)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：

=

若已知x的值，得：

???y=y1?-(y1-y2)

若已知y的值，得：

??x=x1?-(x1-x2)

P3在歷史路徑與經線網格的交叉點上，因此已知P3的經度坐標x，通過公式計算，可以得出P3的緯度坐標y，同理計算對應得到P2的經緯度值。

在本發明一實施例中，所述步驟S05后根據1/n∑Yi與相似度對應表來確定路徑間的相似度值，即：1/n∑Yi為50km、100km、200km、350km分別依次對應的相似度為：95%、90%、80%、70%。