[發明專利]一種基于氣象數據的能見度估計方法

在審

• 申請號: 202011111249.1
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112231641A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 張曉峰;王梅;歐垚君;陳哲
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/16;G01W1/02;G01W1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明提供了一種基于氣象數據的能見度估計方法，包括以下步驟：步驟一、根據數據集的散點分布建立一元非線性函數模型；步驟二、通過擬合得到相對濕度、溫度、氣壓、風速與能見度之間的函數系數的最優解，建立具體函數關系式；步驟三、選用層次分析法求解相對濕度、溫度、氣壓、風速對能見度影響的權重系數；步驟四、建立地面氣象觀測各因素與能見度之間的多因素AHP加權模型。本發明的有益效果為：本發明通過建立能見度與氣象各因素之間的關系，使用非線性回歸和層次分析法相結合的AHP加權模型，既考慮到各單個因素對于能見度的影響，又將其綜合考慮，進行加權，對總體關系的建立更精確更全面。

技術領域

本發明涉及氣象研究技術領域，具體涉及氣象數據的能見度估計方法。

背景技術

大氣能見度，是指視力正常的人能將目標物從背景識別出來的最大距離。研究表明，目標物的能見度，與大氣透明度和目標物同背景的亮度對比有關。當天氣晴朗、大氣透明度良好時，能見度就好；反之，當空氣混濁，特別是有霧、霾、煙、風沙及降水時，能見度就差。在大氣透明度不變的條件下，如果目標物同背景的亮度對比較大，則能見距離較遠；相反，則能見距離較近。能見度變化的直接原因是大氣氣溶膠的變化，而氣象條件對氣溶膠的形成、分布、維持與變化作用顯著，尤其二次氣溶膠的形成與變化受氣象條件影響很大。

國外于20世紀初開始了大氣能見度的研究，1960年Holzworth等首先提出采用累積百分率法進行大氣能見度趨勢分析。近年來，國內學者也對大氣能見度進行了深入的研究，如宋明等對天津市大氣能見度與影響因子進行分析，發現能見度與相對濕度和氣溶膠粒子呈明顯負相關。宋宇等討論了北京市能見度下降與氣溶膠質量濃度的關系，得出北京地區氣溶膠粒子散射消光占種消光約70％—80％的結論。大氣能見度和當時的天氣情況密切相關，出現霧、霾、降雪、降雨天氣現象時，大氣透明度就會降低，從而使能見度比較差；與此同時，大氣細粒子PM10和PM2.5也能通過消光作用造成大氣能見度的下降。

已有的研究基本建立了能見度與氣象要素之間的對應關系，但對于具體各因素對能見度影響權重比例研究以及多重因素對于能見度的綜合影響研究并不充分。

傳統的能見度測量方法一般分為目測法和使用大氣射儀、散射儀等儀器的器測法。目測法一般帶有較強的主觀性，因此沒有具有說服力的根據。器測法雖然在精度上優于目測法，但儀器設備價格較高、占地面積較大，對周圍環境要求高，必須視野開闊，無遮擋物。所以，利用數學模型分析氣象因素對能見度的影響，預測能見度變化趨勢不失為一種既節約資源又便捷的方法。

同時，眾所周知，航空飛行和高速公路行車屬于對氣象條件較敏感的行業，其安全系數很大程度上受到氣象因素的影響。低能見度會使得駕駛員無法看清機場跑道或高速公路，從而無法確定位置，直接影響航班準點率、駕駛安全性，其最終結果是不得不返航、備降或封路，造成巨大損失。因此，能見度預測是交管部門和航空公司十分關注的問題。

利用合適的數學模型分析能見度，可以掌握大霧的演化規律。進而預測未來能見度，了解大霧變化趨勢，幫助交管部門和航空公司制定更加精確的惡劣天氣應對策略。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于氣象數據的能見度估計方法，結合一元非線性回歸和多因素AHP加權模型建立能見度與氣象因素關系的氣象數據的能見度估計方法。

本發明是通過如下措施實現的：一種基于氣象數據的能見度估計方法，其中，包括以下步驟：

步驟一、根據數據集的散點分布建立一元非線性函數模型，選用合適的常用非線性函數，建立單一因素對能見度的影響關系模型，選用的非線性函數如下：

對數函數：

y＝a+b ln x (1)

指數函數：

y＝ce^bx (2)