[實用新型]基于Hu矩的差值云團外推降雨預測裝置

有效

• 申請號: 201720658947.0
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN207008056U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 黃金貴;王勝春;李亞;尹丹
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01W1/10
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙)43205
• 代理人: 許伯嚴

技術領域

本實用新型涉及一種基于Hu矩的差值云團外推降雨預測裝置，具體屬于氣象預測技術領域。

背景技術

目前多普勒雷達產品文件主要有雷達反射率因子圖、降水物質徑向速度圖等等。在雷達氣象方程中，雷達的接收功率是與雷達反射率因子、降水的強度有著一定程度上的關系的，據此我們可以用反射率因子圖作為測量降水的重要工具，而外推反射率因子圖便能預測未來時刻的降水情況。利用這些數據產品展開對降水云團的外推并形成一個準確度較高的的外推算法對于短時的天氣預測具有十分重大的意義。這里的云團外推指的是在相鄰時刻同一云團形成的兩幅反射率因子圖，計算他們之間的變化，并依據此變化得到未來時刻的云團形態。對于強對流天氣，多普勒雷達產品文件包含著非常重要的信息。能否通過這些文件數據準確的推算出未來時刻的天氣信息對預測短時天氣變化關系重大，本文正是著眼于此，致力于提高現有算法的準確度。

但云團外推算法在外推過程中忽略了在兩幅相鄰時刻的反射率因子圖中存在云團匹配的問題，該云團結構形態外推算法在外推過程中沒有對相鄰時刻兩幅云團圖像中的云團輪廓作匹配，算法認為對相鄰時刻兩幅云團圖像中的云團輪廓分塊分解后均能一一匹配，而在實際情況中可能存在偏差，即存在分解相鄰時刻兩幅云團圖像中的云團輪廓后，云團輪廓并不能完全匹配上的情況，這對于外推的準確性有著不小的影響。準確的匹配兩幅反射率因子圖中對應的云團輪廓對于外推的準確性無疑是非常重要的。此外云團外推算法以相鄰時刻兩幅云團圖像作為輸入數據，精度可能還不夠高。基于此，本發明基于在云團外推過程中云團輪廓匹配這一思想，提出了差值云團外推算法。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于Hu矩的差值云團外推降雨預測裝置，從而克服現有技術的不足。

本實用新型通過以下技術方案實現，包括前臺系統和后臺系統；

前臺系統由預測信息展示查詢模塊和預測信息統計模塊構成；

后臺系統由雷達數據解析模塊和預測圖像外推模塊構成；

雷達數據解析模塊包括定時獲取雷達基數據模塊、雷達基數據解析模塊、外推反射率數據接口；

預測圖像外推模塊包括單層反射率外推模塊、外推結果透明圖像生成模塊、外推結果氣象預測信息解析模塊。

本實用新型的優點在于，由Hu矩組成的特征量對云團進行識別，速度很快，識別度高，對于云團的形狀描述得比較好，識別云團的形狀準確高效，在云團形態外推時需要對兩幅圖中的云團輪廓進行匹配對應，匹配結果的準確與高效將直接影響到外推結果的準確度，提高基礎算法的外推準確度構建奠定足夠的理論基礎。

附圖說明

圖1為降雨預測裝置圖。

圖2為雷達基數據解析流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖1至2對本實用新型的優選實施例作進一步說明，本實用新型包括前臺系統1和后臺系統2；

前臺系統1由預測信息展示查詢模塊11和預測信息統計模塊12構成；

后臺系統2由雷達數據解析模塊21和預測圖像外推模塊22構成；

雷達數據解析模塊21包括定時獲取雷達基數據模塊211、雷達基數據解析模塊212、外推反射率數據接口213；

預測圖像外推模塊22包括單層反射率外推模塊221、外推結果透明圖像生成模塊222、外推結果氣象預測信息解析模塊223。

雷達數據解析模塊21的工作包括以下步驟：

S1，通過定時獲取雷達基數據模塊211定時獲取雷達基數據，雷達基數據定時在專有FTP服務器更新，每6分鐘定時于FTP服務器上下載雷達基數據；

S2，雷達基數據解析模塊212數據的解析，完成解析后將會形成中間數組，該數組為三維數據，分別存儲仰角、方向角、和反射率數據；

S3，外推反射率數據的接口213的實現，在得到解析形成的三維數組后，按照固定仰角、方向角獲取雷達反射率數據，將雷達反射率數據換算成顏色指標數據，最后整理成Mat矩陣，形成對外調用接口。

預測信息展示查詢模塊11將根據用戶的地理位置或用戶于網頁地圖上選取的地理位置顯示該位置的即時降雨信息。

預測信息統計模塊12主要包括反射率趨勢變化圖、外推6分鐘圖像，與當前圖像各反射率層占比對比圖、外推準確率變化趨勢圖。