[發明專利]一種基于遙感技術的氣象要素預報系統及方法

有效

• 申請號: 202210801367.8
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115080629B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 張方;郭雅凱;孟寒冬;張永濤;史桂芬;許蓬蓬
• 申請（專利權）人: 河南省氣候中心（河南省氣候變化監測評估中心）
• 主分類號: G06F16/2457
• 分類號: G06F16/2457;G01W1/10;G06F16/2453;G06F16/248;G06F16/28
• 代理公司: 河南舜壹知識產權代理事務所(普通合伙) 41213
• 代理人: 孫春慧

1.一種基于遙感技術的氣象要素預報系統，其特征在于：包括數據采集終端、信號處理終端和云后臺數據分析終端；

所述數據采集終端包括用于采集氣象要素的數據采集模塊、對于獲取到的氣象要素參數進行剝離和分類存儲的預處理模塊、基于剝離和分類的氣象要素參數構建空間矢量數據庫的構建模塊、將不同區域內的氣象要素采集信號數據進行智能存儲的數據存儲模塊；

所述信號處理終端包括用于接收數據采集終端預處理數據和空間矢量數據的數據接收模塊、基于數據接收模塊接收的遙感監測數據和采樣圖像信息進行規整處理的圖像處理模塊、基于數據接收模塊接收的采樣空間內氣象要素動態參數變化數據整理的數據整合模塊、對整合數據和規整處理數據進行線性加權和幾何校正的數據修正模塊、用于對多樣數據進行算法處理分析的算法模塊以及用于將基于遙感技術獲取的多樣化數據進行信號傳輸的網絡傳輸模塊；

所述云后臺數據分析終端包括用于接收網絡傳輸模塊傳輸數據的網絡接收模塊、用于呈現基于遙感技術獲取各項氣象要素參數時間走勢的波形圖模塊和圖像展示的圖像分析模塊、基于遙感技術獲取大氣環境內各項原始參數和算法模塊內線性加權算法結果值進行綜合分析的評估處理模塊以及基于遙感技術獲取氣象要素原始值和算法參考值分析的模擬環境走勢模塊；

所述算法模塊內的核心算法公式包括：

其中，K為基于遙感技術糾正誤差的分布特征參數；a_m為基于遙感測繪模型隨狀態變化的第一設定比重值；b_n為基于遙感測繪模型隨狀態變化的第二設定比重值；e_mn為基于遙感測繪模型中第m個第一掃描圖像和第n個第一掃描圖像對應的腳點誤差參考值；F為數據修正模塊內的矢量數據修正參考值；

所述數據修正模塊內的核心公式為：

其中，f為初始設定的修正平衡系數，f_max為最大修正平衡系數。

2.根據權利要求1所述的一種基于遙感技術的氣象要素預報系統，其特征在于：所述數據采集模塊包括多光譜掃描儀和氣象監測傳感器，以使數據采集模塊能夠實時獲取多種氣象要素參數。

3.根據權利要求1所述的一種基于遙感技術的氣象要素預報系統，其特征在于：所述構建模塊內的空間矢量數據庫建立采用Key-midea數據系統，其中文本數據庫采用WPS-office系統；數據采樣和統計數據庫建立采用Excel系統和MySQL系統操作；數據庫的建立包括數據分類入庫、數據分類編碼、矢量化、編輯、已有數據庫的檢索比對以及保存工作。

4.根據權利要求1所述的一種基于遙感技術的氣象要素預報系統，其特征在于：所述數據采集終端和信號處理終端的載體是遙感無人機。

5.根據權利要求1所述的一種基于遙感技術的氣象要素預報系統，其特征在于：所述網絡傳輸模塊采用5G網絡傳輸協議或衛星通信。

6.使用如權利要求1所述的一種基于遙感技術的氣象要素預報系統的方法，包括以下步驟：

a.通過數據采集模塊對指定區域內的天氣要素參數進行獲取，其中包括多樣化的傳感器感知數據參數和掃描圖像顯示；

b.對于數據采集模塊獲取的多樣化數據進行濾波、剝離和分類存儲，其中多樣化氣象數據包括氣壓、氣溫、濕度、風、云、能見度、蒸發、輻射、日照、雨、雪、霧、沙塵暴、霾；

c.根據數據庫建立的原則和目標，實行數據庫的集中分布式存儲形式，數據庫類型包括空間矢量數據庫、文本數據庫和波形圖走勢數據庫；利用大氣運動變化是受來自太陽的輻射、各個氣象要素變化的結果，用微分方程來描述和記錄；

d.對數據采集終端的多樣參考數據進行數據存儲，以使在網絡不暢的狀態下，也能實現數據的自我保存；

e.基于數據接收模塊接收的采樣空間內氣象要素動態參數變化數據整合模塊，并對整合數據和規整處理數據進行線性加權和幾何校正，進而通過核心算法公式對多樣數據進行算法處理分析，得出算法參考值；

f.通過網絡傳輸模塊用于將基于遙感技術獲取的多樣化數據進行信號傳輸給云后臺數據分析終端；

g.通過波形圖模塊呈現基于遙感技術獲取各項氣象要素參數時間走勢，并通過圖像分析模塊在顯示終端進行圖像展示；進而通過評估模塊，對基于遙感技術獲取的大氣環境內各項原始參數、算法模塊內線性加權算法結果值和計算機的仿測模型模擬算法進行綜合分析，得出基于遙感技術獲取氣象要素原始值和算法參考值分析的模擬環境走勢；

h.基于步驟g中的參考數據進一步分析出區域內未來某一時刻、各個地點和各高度上的壓力、高度、溫度、濕度和風速矢量的預報值，從而得到未來的天氣圖，進而作出各氣象要素的預報。