[發(fā)明專利]基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104200281B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 高文勝;張博文;周瑞旭;符祥干;陳欽柱;王思捷;董衛(wèi)魏
• 申請（專利權）人: 清華大學;海南電網(wǎng)公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/30;G01W1/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發(fā)明涉及雷電預測與預警技術領域，特別涉及一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測方法及系統(tǒng)。

背景技術

目前，雷云移動路徑預測在氣象領域已開展了大量深入的研究，取得了豐碩的成果。研究人員主要根據(jù)多普勒天氣雷達采集的實時數(shù)據(jù)，利用外推法、模式識別法、交叉相關算法等方法實現(xiàn)對雷暴云的識別、跟蹤和預測。但是，對電力企業(yè)等特殊行業(yè)來說，更關心地面落雷在特定區(qū)域的落雷概率，而關于雷云位置與在其覆蓋面積下地面落雷概率的研究成果較少。因此，盡管對雷云位置跟蹤、預測的技術已相對成熟，但其研究成果在電力等特殊行業(yè)仍無法有效運用。近年來，隨著信息化在全世界各個領域的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘技術也引起各國學者的極大關注。目前，有一種基于空間密度聚類預測雷電運動的方法，該方法采用計算機對雷電自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，建立聚類分析數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中設置雷電數(shù)據(jù)樣本篩選條件，刻畫雷電密度的基本參數(shù)，按時間順序取得雷電樣本數(shù)據(jù)并按照時間段分類；通過雷電數(shù)據(jù)點和距離值，構建出雷電數(shù)據(jù)空間位置關系表；確定不同雷暴團的位置特征點；根據(jù)雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，計算其運動方向和速度，并預測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。但是，經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，該方法存在以下問題：若某時間段雷暴云發(fā)生分裂或融合時，則該時間段地面落雷點聚類分析后形成的數(shù)據(jù)簇個數(shù)將與上一時間段數(shù)據(jù)簇個數(shù)發(fā)生變化，而數(shù)據(jù)簇個數(shù)的變化將直接導致下一時間段雷暴云位置特征點的計算無法進行。因此，如何將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應，對雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象在聚類分析時加以識別，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關系是雷云軌跡預測中急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測方法，該方法能夠更準確地預測雷暴云位置。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提出了一種基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測方法，包括以下步驟：建立聚類分析數(shù)據(jù)庫；獲取同一時間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)，并根據(jù)每個雷電點計算每個雷電點周邊雷電與所述雷電點之間的距離，以及通過雷電點和所述距離構建雷電數(shù)據(jù)空間位置關系表；計算任意兩個雷電點之間的密度關系；根據(jù)所述任意兩個雷電點之間的密度關系對所述雷電數(shù)據(jù)進行聚類，以生成雷暴團，并獲取所述雷暴團的位置特征點；根據(jù)所述雷暴團的位置特征點隨著時間推移上的位移變化，線性擬合所述雷暴團的位置特征點，并預測下一個時間段雷暴團將要出現(xiàn)的位置。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測方法，將單個雷暴云與獨立數(shù)據(jù)簇一一對應，在聚類分析中識別雷暴云分裂與融合的物理現(xiàn)象，建立相鄰時間段數(shù)據(jù)簇之間的邏輯關系，獲得更準確的雷暴云位置預測結(jié)果，并且利用線性擬合確定雷暴團位置特征點，使結(jié)果更加合理，可為輸電線路雷電預警提供有效的參考依據(jù)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于雷電定位系統(tǒng)的雷暴云移動路徑的預測方法還可以具有如下附加的技術特征：

在一些示例中，還包括：判斷相鄰時間段各雷暴團中是否存在雷云位置特征點漂移處于預定范圍的雷暴團，如果存在，則判定該雷云在前后兩時間段狀態(tài)未發(fā)生變化，進一步判斷其他雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移是否處于預定范圍，直到剩余雷暴團在相鄰時間段雷云位置特征點漂移均不處于預定范圍，并且，當后一時間段剩余雷暴團的個數(shù)為0時，則保持后一時間段的剩余雷暴團不變，并修改前一時間段剩余雷暴團的標識符L為0，反之，則將后一時間段剩余雷暴團的雷云位置特征點作為新雷云位置特征點，并修改前一時間段剩余雷暴團的標識符L為0，以及修改后一時間段剩余雷暴團的標識符L為1。

在一些示例中，通過以下定義確定所述任意兩個雷電點之間的密度關系：如果雷電點p在半徑ε空間范圍內(nèi)存在另一個雷電點q，則定義雷電點q與雷電點p之間是直接密度到達關系；如果存在一個序列的雷電點p₁，p₂，…,p_n，其中，p₁＝p，且p₁＝q，如果對于每個p_i+1與p₁都是直接密度到達關系，則稱q能夠密度到達p。