[發(fā)明專利]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沙塵天氣預(yù)報強(qiáng)度誤差的測算方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110793946.8
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113534296B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘濤;柏發(fā)俊;鄭昕
• 申請（專利權(quán)）人: 象輯科技股份有限公司
• 主分類號: G01W1/10
• 分類號: G01W1/10;G06N3/04;G06T7/60
• 代理公司: 安徽愛信德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34185
• 代理人: 劉煜

本發(fā)明涉及天氣預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沙塵天氣預(yù)報強(qiáng)度誤差的測算方法及裝置，本發(fā)明首先采集沙塵要素數(shù)據(jù)信息；具體包括的步驟為：獲取目標(biāo)地點(diǎn)的天氣數(shù)據(jù)，獲取的數(shù)據(jù)包括地點(diǎn)、能見度、沙塵天氣層級。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型獲取每個待測沙塵的指標(biāo)，求解每個沙塵指標(biāo)內(nèi)的數(shù)值平均數(shù)和方差；將得出的平均數(shù)和方差與標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；計算出方差與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的偏移量。取偏移量的與標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)的比值，作為沙塵天氣預(yù)報的強(qiáng)度誤差。本發(fā)明通過該技術(shù)達(dá)到了能夠?yàn)闅庀蟾绿峁?shù)據(jù)支持，測量出了數(shù)據(jù)誤差，為后期氣象更新提供了指引。另一方面，提供了一種測驗(yàn)氣象軟件準(zhǔn)確率的系統(tǒng)，給后續(xù)的軟件開發(fā)提供指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天氣預(yù)報技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沙塵天氣預(yù)報強(qiáng)度誤差的測算方法及裝置。

背景技術(shù)

我國北方地區(qū)春天干燥，時常遇到沙塵天氣。當(dāng)沙塵天氣來臨后，天氣預(yù)報會預(yù)報，但是預(yù)報有時和實(shí)際的會有偏差，后續(xù)對沙塵天氣狀況要進(jìn)行更新。在更新之前，需要對沙塵天氣進(jìn)行測算，因此一種好的測算方法，測出的數(shù)值對引導(dǎo)更新天氣狀況尤為關(guān)鍵。或者現(xiàn)今沙塵測定軟件層出不窮，沒有一種針對于該軟件的性能測驗(yàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沙塵天氣預(yù)報強(qiáng)度誤差的測算方法，以解決背景技術(shù)中的問題：

進(jìn)一步,首先采集沙塵要素數(shù)據(jù)信息；具體包括的步驟為：

獲取目標(biāo)地點(diǎn)的天氣數(shù)據(jù)，獲取的數(shù)據(jù)包括地點(diǎn)、能見度、沙塵天氣層級，包括上下層級、水平層級，上下層級為某個高度上沙塵的密度數(shù)和沙塵類型以及沙塵飄轉(zhuǎn)類型，水平層級包括水平方向上的顆粒漂浮速度，平行方向上顆粒的濃度，具體為通過衛(wèi)星獲取沙塵天氣數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)傳到地面監(jiān)測設(shè)備，地面監(jiān)測設(shè)備獲取天氣信息，從服務(wù)器里抓取標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)，將獲取的目標(biāo)地點(diǎn)的天氣數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中；

沙塵自下至上在豎直方向上由于風(fēng)力、重力等因素的影響，在豎直方向上具有不同的濃度，此外在不同的地點(diǎn)水平方向上沙塵的強(qiáng)度也不同。在測量誤差時，需要獲取水平方向的強(qiáng)度和豎直方向上的強(qiáng)度。

其中，采集數(shù)據(jù)的方式包括從氣象衛(wèi)星中直接拿取數(shù)據(jù)或者通過攝像模塊對準(zhǔn)電視機(jī)的屏幕，從電視中抓取數(shù)據(jù)。通過電視中抓取數(shù)據(jù)的詳細(xì)步驟為：

當(dāng)播音員在播報時，將攝像模塊放在離屏幕3到5米處；調(diào)節(jié)攝像模塊的采集旋鈕，調(diào)節(jié)到最佳采集狀態(tài)；

對屏幕中的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行抓取，當(dāng)在抓取的過程中當(dāng)遇到不是氣象的數(shù)據(jù)時，比如抓取到了是播報員的信息，能夠識別出來給略掉。可能攝像模塊抓取到的是一部分，但是它能針對抓取到的那一部分有針對性的抓取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，在后續(xù)過程中再只分析這一部分的誤差。

將要素信息數(shù)據(jù)(目標(biāo)地點(diǎn)的天氣數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù))輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；其中，要素數(shù)據(jù)以矩陣的形式輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對沙塵數(shù)據(jù)進(jìn)行切割，分析，計算出沙塵天氣強(qiáng)度誤差，其中，采用均值神經(jīng)元和標(biāo)準(zhǔn)方差神經(jīng)元計算的天氣強(qiáng)度誤差。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型獲取每個待測沙塵的指標(biāo)，求解每個沙塵指標(biāo)內(nèi)的數(shù)值平均數(shù)和方差；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到輸入到它里邊的氣象要素數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括不同地區(qū)的水平方向上的數(shù)據(jù)、同一個地區(qū)豎直方向上的數(shù)據(jù)信息。比如求解水平方向上的平均值，就是將這個點(diǎn)附近的水平數(shù)據(jù)求平均值。當(dāng)求豎直方向上的平均值時，就是將豎直方向上選中的那個點(diǎn)，然后測定求這個點(diǎn)附近周圍的數(shù)據(jù)平均值。

將得出的平均數(shù)和方差與標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；其中，包括平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)比較，也包括方差和標(biāo)準(zhǔn)天氣數(shù)據(jù)比較。方差計算公式如式(1)所示：

其中，s表示方差，n表示選取選取點(diǎn)的數(shù)量，x表示選取點(diǎn)各點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值，x_i表示選取點(diǎn)的數(shù)據(jù)值。