基于層次模型的風(fēng)暴預(yù)報系統(tǒng)研究.pdf

1、冰雹、龍卷風(fēng)、暴雨等強(qiáng)對流天氣是歷時短，破壞力強(qiáng)的災(zāi)害性天氣之一，目前對強(qiáng)對流天氣的預(yù)報主要還是依靠短時預(yù)報員通過分析眾多雷達(dá)產(chǎn)品，對比強(qiáng)對流云團(tuán)回波的各種指標(biāo)得出最終預(yù)報結(jié)果。隨著天氣雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行暴雨和冰雹等強(qiáng)對流天氣的自動識別和預(yù)報已成為可能。冰雹和暴雨的云圖特征很相似，大小冰雹的云圖特征也有一定的差距，冰雹或暴雨的到來又往往伴隨著大風(fēng)，因此預(yù)報過程中采用單一的識別模式往往難以應(yīng)對其多變的復(fù)雜性。

2、　　 本文主要涉及以下幾方面工作：
　　 (1)基于風(fēng)暴特點的特征提取及特征體系構(gòu)建。通過分析冰雹、暴雨和大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣的云圖特點，分別從統(tǒng)計、形態(tài)、分布和演變四個方面提取特征并組織特征體系。根據(jù)冰雹、暴雨和大風(fēng)的發(fā)展特點，將特征有針對性的應(yīng)用到各類風(fēng)暴的識別中。
　　 (2)實現(xiàn)單層識別模型的設(shè)計與訓(xùn)練。依據(jù)靜態(tài)圖像的特征，針對大單體、小單體和多核單體分別進(jìn)行特征分析，選擇不同的特征進(jìn)行分類器的訓(xùn)練以得出效果較好的

3、分類模型。
　　 (3)分類器的綜合設(shè)計和實現(xiàn)。針對風(fēng)暴預(yù)報系統(tǒng)復(fù)雜且具有時變性的特點，將層次模型的概念引入預(yù)報系統(tǒng)中。整個預(yù)報系統(tǒng)整體分為三層：底層粗分類器、基于支持向量機(jī)的中層分類器和基于知識的高層分類器，針對不同類型的云團(tuán)采用不同的識別策略。本系統(tǒng)通過層層遞進(jìn)，相互協(xié)調(diào)，輸出優(yōu)化的方法綜合利用靜態(tài)云圖信息、動態(tài)演變信息和專家經(jīng)驗給出最終預(yù)報結(jié)果和風(fēng)暴趨勢預(yù)警，有效解決了單一分類器對于復(fù)雜性風(fēng)暴識別準(zhǔn)確率不高，預(yù)報不全面的問