台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质，通过分别获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列以及风向矢量矩阵序列；计算流线方向矢量矩阵序列与风向矢量矩阵序列的叉乘值，判断叉乘值在连续一段时间T内是否随着时间逐渐变小，若叉乘值在连续一段时间T内未随着时间逐渐变小，则对连续一段时间T的风速值进行调整；相比现有技术，本发明专利技术通过提取台风的台风螺旋特征约束现有的数值仿真的台风预测方法，从而实现台风初始场的优化计算，降低台风预测的不确定性，提高台风预测精度。提高台风预测精度。提高台风预测精度。

【技术实现步骤摘要】
台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及台风预测
，尤其涉及台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]登陆台风对电网打击具有破坏性，导致金具损坏、杆塔折断，引发大面积停电，危害巨大。准确预测台风位置和强度，对于电网防台具有重要价值。
[0003]开展台风预测，首先是要确定台风的初始位置和强度。由于台风往往生成在海洋上，观测数据稀缺。目前对于台风的定位计算主要依靠卫星监测数据，但卫星监测往往对台风特征明显的涡旋具有较好的监测能力，但对于台风眼不明显等台风特征弱的涡旋，其定位计算偏差大，而直接采用数值仿真的方法，直接预测台风，由于缺乏观测数据，计算偏差大，导致后期预报效果不佳。
[0004]因此，现有的数值仿真的台风预测方法准确度低已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质，用于解决有的数值仿真的台风预测方法准确度低的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种台风涡旋初始风场优化方法，包括以下步骤：
[0008]分别获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列以及风向矢量矩阵序列；
[0009]计算流线方向矢量矩阵序列与风向矢量矩阵序列的叉乘值，判断叉乘值在连续一段时间T内是否随着时间逐渐变小，若叉乘值在连续一段时间T内未随着时间逐渐变小，则对连续一段时间T的风速值进行调整。
[0010]优选的，获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列，包括以下步骤：
[0011]获取连续一段时间T内每个时刻的涡旋遥感图像，并构建每个时刻的涡旋遥感图像中涡旋区域的流线方向矢量矩阵，基于每个时刻的涡旋遥感图像中涡旋区域的流线方向矢量矩阵构建连续一段时间T内的流线方向矢量矩阵序列{D
i
}，其中，D
i
为连续一段时间T内任意第i时刻的任意涡旋遥感图像p
i
内涡旋区域的流线方向矢量矩阵，i＝1,2,3...,L,L为连续一段时间T的时刻总数。
[0012]优选的，流线方向矢量矩阵D
i
通过以下步骤获取得到：
[0013]从涡旋遥感图像p
i
中提取涡旋区域m
i
，对涡旋区域m
i
进行网格划分，以亮温值为变量，分别提取涡旋区域m
i
内每一网格的流线场；
[0014]判断每一网格是否在与其对应的流线场上，若在，将在对应流线场上的网格的流
线矢量赋值为对应的流线场方向，若不在，则将不在对应流线场上的网格的流线矢量赋值为0；
[0015]基于涡旋区域m
i
内的每一网格的流线场方向，构建涡旋区域m
i
的流线方向矢量矩阵D
i
。
[0016]优选的，获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的风向矢量矩阵序列，包括以下步骤：
[0017]获取连续一段时间T内每个时刻的涡旋遥感图像及对应的初始风场数据；
[0018]基于每一时刻的涡旋遥感图像对应的初始风场数据，分别构建每一时刻的涡旋遥感图像内涡旋区域的风向矢量矩阵，基于每一时刻的涡旋遥感图像内涡旋区域的风向矢量矩阵构建连续一段时间T内的风向矢量矩阵序列{W
i
}，W
i
为连续一段时间T内任意第i时刻的任意涡旋遥感图像p
i
的涡旋区域的风向矢量矩阵，i＝1,2,3...,L,L为连续一段时间T的时刻总数。
[0019]优选的，连续一段时间T内任意第i时刻的任意涡旋遥感图像p
i
的涡旋区域的风向矢量矩阵W
i
，通过以下步骤获取得到：
[0020]从涡旋遥感图像p
i
中提取涡旋区域m
i
，对涡旋区域m
i
进行网格划分；
[0021]基于每一网格对应的初始风场数据计算每一网格对应的风向矢量；
[0022]基于涡旋区域m
i
内的每一网格的风向矢量，构建涡旋区域m
i
的风向矢量矩阵W
i
。
[0023]优选的，则对连续一段时间T的风速值进行调整，包括以下步骤：
[0024]从连续一段时间T内选取所有叉乘值斜率大于0时刻对应的风速值作为备选调整风速值，按时刻顺序从早到晚依次选取备选调整风速值进行逐一调整，并在每次调整后更新调整后的连续一段时间T的叉乘值，若更新后的叉乘值在连续一段时间T内随着时间逐渐变小，则停止后续时刻的风速值调整。
[0025]优选的，对于任意第j时刻的风速值的调整，包括以下步骤：
[0026]对于第j时刻的流线方向矢量矩阵D
j
，分别计算流线方向矢量矩阵D
j
中每个流线方向矢量不为0的网格的流线方向矢量与风向矢量之间的方向差；
[0027]对每个流线方向矢量不为0的网格的方向差按从大到小进行排序，选取排序靠前的、预设比例的网格风速值进行调整。
[0028]优选的，对于任意需调整的网风速值的网格，均执行以下步骤：
[0029]分别计算所述网格南北方向的风速值u(k,f)和东西方向的风速值v(k,f)，按照所述网格的风向对所述网格南北方向的风速值u(k,f)和东西方向的风速值v(k,f)进行调整，直至所述南北方向u(k,f)和东西方向的风速v(k,f)满足与其周围网格之间的风速调整方差和最小；
[0030]其中，Luv计算公式如下：
[0031][0032]其中，Luv为风速调整方差和，α为所述网格与周围网格之间的第一个坐标差值，β为所述网格与周围网格之间的第二坐标差值，u(k,f)为所述网格南北方向的风速值，u(k+α,f+β)为所述网格周围网格的南北方向的风速值,v(k,f)为所述网格东西方向的风速值，v(k+α，f+β)为所述网格周围网格的东西方向的风速值。
[0033]一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0034]一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述方法中的步骤。
[0035]本专利技术具有以下有益效果：
[0036]1、本专利技术中的台风涡旋初始风场优化方法、系统及存储介质，通过分别获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列以及风向矢量矩阵序列；计算流线方向矢量矩阵序列与风向矢量矩阵序列的叉乘值，判断叉乘值在连续一段时间T内是否随着时间逐渐变小，若叉乘值在连续一段时间T内未随着时间逐渐变小，则对连续一段时间T的风速值进行调整；相比现有技术，本专利技术通过提取台风的台风螺旋特征(即涡旋区域的流线方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种台风涡旋初始风场优化方法，其特征在于，包括以下步骤：分别获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列以及风向矢量矩阵序列；计算所述流线方向矢量矩阵序列与风向矢量矩阵序列的叉乘值，判断所述叉乘值在所述连续一段时间T内是否随着时间逐渐变小，若所述叉乘值在所述连续一段时间T内未随着时间逐渐变小，则对所述连续一段时间T的风速值进行调整。2.根据权利要求1所述的台风涡旋初始风场优化方法，其特征在于，获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的流线方向矢量矩阵序列，包括以下步骤：获取所述连续一段时间T内每个时刻的涡旋遥感图像，并构建每个时刻的涡旋遥感图像中涡旋区域的流线方向矢量矩阵，基于每个时刻的涡旋遥感图像中涡旋区域的流线方向矢量矩阵构建所述连续一段时间T内的流线方向矢量矩阵序列{D
i
}，其中，D
i
为所述连续一段时间T内任意第i时刻的任意涡旋遥感图像p
i
内涡旋区域的流线方向矢量矩阵，i＝1,2,3...,L,L为连续一段时间T的时刻总数。3.根据权利要求2所述的台风涡旋初始风场优化方法，其特征在于，所述流线方向矢量矩阵D
i
通过以下步骤获取得到：从所述涡旋遥感图像p
i
中提取涡旋区域m
i
，对所述涡旋区域m
i
进行网格划分，以亮温值为变量，分别提取所述涡旋区域m
i
内每一网格的流线场；判断每一网格是否在与其对应的流线场上，若在，将在对应流线场上的网格的流线矢量赋值为对应的流线场方向，若不在，则将不在对应流线场上的网格的流线矢量赋值为0；基于所述涡旋区域m
i
内的每一网格的流线场方向，构建所述涡旋区域m
i
的流线方向矢量矩阵D
i
。4.根据权利要求1所述的台风涡旋初始风场优化方法，其特征在于，获取待优化台风连续一段时间T内涡旋区域的风向矢量矩阵序列，包括以下步骤：获取所述连续一段时间T内每个时刻的涡旋遥感图像及对应的初始风场数据；基于每一时刻的涡旋遥感图像对应的初始风场数据，分别构建每一时刻的涡旋遥感图像内涡旋区域的风向矢量矩阵，基于每一时刻的涡旋遥感图像内涡旋区域的风向矢量矩阵构建所述连续一段时间T内的风向矢量矩阵序列{W
i
}，W
i
为所述连续一段时间T内任意第i时刻的任意涡旋遥感图像p
i
的涡旋区域的风向矢量矩阵，i＝1,2,3...,L,L为连续一段时间T的时刻总数。5.根据权利要求4所述的台风涡旋初始风场优化方法，其特征在于，所述连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯涛，蔡泽林，郭俊，李丽，邸悦伦，叶钰，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：