[發明專利]一種基于信任傳播的氣象地面要素插值方法

在審

• 申請號: 201910873302.2
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN111008355A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 何險峰;羅飛;陳鉆;王新
• 申請（專利權）人: 華風氣象傳媒集團有限責任公司;成都信息工程大學
• 主分類號: G06F17/12
• 分類號: G06F17/12;G01W1/02
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明公開了一種基于信任傳播的氣象地面要素插值方法，具體涉及氣象數據插值領域，具體方法步驟如下：S1、設置概率密度核函數，計算站點密度；S2、增加虛擬站點；S3、使用k?NN Barnes二分因子圖算法建立因子圖；S4、kNN梯度檢驗；S5、引入數值高程數據，使用信任傳播算法，在站點?站點因子圖的基礎上對站點V進行氣象要素插值計算；S6、在站點?格點場因子圖的基礎上，利用站點V氣象要素值，對格點場中各格點進行氣象要素插值計算；S7、計算風速變化量。本發明通過建立站點?站點因子圖、站點?格點場因子圖，實現快速多要素的離散站點到格點場的插值；通過包含DEM數據的信任傳播算法進行插值，提高各氣象要素插值結果的準確率。

技術領域

本發明涉及氣象數據插值技術領域，更具體地說，本發明涉及一種基于 信任傳播的氣象地面要素插值方法。

背景技術

氣象要素的客觀分析技術是公共氣象服務工作的重要基礎。盡管數值天 氣預報模式輸出產品中，可以獲取到一些0小時預報場，作為客觀分析產品。 但是，從公共氣象服務、專業氣象服務、高影響天氣服務、農業氣象服務等 角度看待這些產品，不僅品種單一、應用面窄、產品更新滯后，而且時間尺 度、空間尺度都較為宏觀，圖形產品用戶體驗較差，難以滿足快速發展的公 共氣象服務業務需求，因此引入機器學習技術，研發更新、更快、更豐富的 實況客觀分析系統，十分必要，對此，現有技術中解決上述問題的技術方案 是常用插值算法：

1、反距離加權插值法

反距離加權插值法(Inverse Distance to a Power)首先是由氣象學家和 地質工作者提出的，后來由于D.Shepard的工作被稱為謝別德法(Shepard 方法)，它的基本原理是設平面上分布一系列離散點，己知其位置坐標(xi,yi) 和屬性值zi(i＝1，2，…)，p(x,y)為任一格網點，根據周圍離散點的屬性值， 通過距離加權插值求P點屬性值。距離加權插值法綜合了泰森多邊形的鄰近 點法和多元回歸法的漸變方法的長處，它假設P點的屬性值是在局部鄰域內 中所有數據點的距離加權平均值，可以進行確切的或者圓滑的方式插值。周圍點與P點因分布位置的差異，對P(z)影響不同，我們把這種影響稱為權函 數wi(x,y)，方次參數控制著權系數如何隨著離開一個格網結點距離的增加而 下降。對于一個較大的方次，較近的數據點被給定一個較高的權重份額；對 于一個較小的方次，權重比較均勻地分配給各數據點。計算一個格網結點時， 給予一個特定數據點的權值，與指定方次的結點到觀測點的距離倒數成比例。 當計算一個格網結點時，配給的權重是一個分數，所有權重的總和等于1.0。 當一個觀測點與一個格網結點重合時，該觀測點被給予一個實際為1.0的權重。所有其它觀測點被給予一個幾乎為0.0的權重；

2、克里金插值法