[发明专利]一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于时间序列分析的海洋风暴潮预警系统，特别是一种充分利用历史监测数据对目前监测数据进行分析、预警的系统及方法。 

背景技术

随着全球经济的快速发展，气候变化频繁，导致全球海洋酸化、海平面上升，海洋灾害频发。海洋灾害主要包括：风暴潮、海啸、波浪和海岸侵蚀、赤潮等等，其中在我国风暴潮发生频率以及造成的灾害居于首位，造成的损失占海洋灾害损失的60％以上，在人员伤亡方面超过地震等陆上灾害。 

现阶段，用于海洋灾害预报的方法基本采用数值预报方法。数值预报方法主要是利用大型、快速的电子计算机求解描述海洋灾害现象的方程组来制作海洋灾害预报的方法。其预测过程的预算量庞大，耗时长且消耗较多的资源。在数值预报中，由于一些小尺度或接近于小尺度运动的无法在预测模型中确切的反应出来，再加上数值预报方法的模型中参数的确定缺乏客观准确的方法，从而导致了预测结果的准确性降低。 

同时在数值预报方法中，模型的建立是基于历史的灾害数据，数据比较少，这种基于小样本数据建立的单一模型来模拟复杂系统是很困难的。因此需要在已有的宝贵历史资料上，运用科学的计算机技术对这一自然灾害进行预报预警，更好地为政府决策提供技术支撑。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统，充分利用历史监测数据，对风暴潮进行预报、预警。 

为了实现以上目的，本发明是采用如下技术方案实现的： 

一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统，实时接收远程监测数据，并对监测数据序列进行预警分析，根据分析结果进行预警和辅助决策。其特征在于，包括数据库系统、预警模型分析、辅助决策系统展示、Web服务器以及管理用户。预警预测模型分析模块主要是对数据库中的观测数据进行预处理后，对时间序列数据进行分段线性表示达到维压缩的目的，进而将实时监测数据与历史监测资料数据进行相似匹配，并根据相似匹配结果做出灾害预警。如果监测数据达到预警阈值，预警预测模型分析模块将观测数据以及相匹配的历史数据信息存储到预警资料数据库中。辅助决策系统是基于地理图形信息展示辅助决策信息，包括调用预警资料数据、应急预案资料数据对灾害进行模拟展示以及应急预案生成，调用实时监测的台风数据进行展示，辅助决策系统的模拟数据与应急预案资料数据也存储到预警资料数据库中，并通过部署的Web服务器来将地图服务和数据展示到管理用户的客户端。 

所述的数据库服务器存储历史监测资料数据、实时监测资料数据、基础地理信息资料数据库、应急预案资料数据、相关计算模型资料数据以及预警资料数据。所述的监测资料数据与预警资料数据均为时间序列数据。所述的监测资料数据与预警资料数据均为时间序列数据。历史监测资料数据库包括存储历史台风名称、台风实测和预报数据、历史风暴潮实测增水位、总水位和天文潮位数据、预报数据以及灾害等级数据。实时监测资料数据库定时接收远程数据采集系统传输的实时监测数据，设置数据库文件自动扩展与表收缩以适应数据的实时录入。基础地理信息资料数据库存储基础地理信息数据，包括道路和居民地的空间数据、属性数据以及美国ESRI公司提供的遥感影像数据。应急预案资料数据库存储历史台风预案和设计预案，历史风暴潮预案和设计预案。相关计算模型资料数据库存储用于选取灾害指标、风暴潮灾情模拟、灾害等级划分的模型以及其中涉及的专家知识。预警资料数据库存储预警模型分析得到的匹配结果数据、灾情模拟评估数据、灾害等级划分数据，预警资料数据库中的数据在预警解除后存储到应急预案资料数据库中。 

所述的辅助决策系统展示包括对此次风暴潮灾害灾情模拟评估、等级评估、台风路径展示以及根据历史灾情应急预案的推理预案结果。灾情模拟评估是针对预警提示返回的信息，以该监测时间序列数据为边界条件进行灾情模拟以及淹没范围、淹没水深的展示，并根据相似性度量的结果推理得到此次灾害等级评估结果发送到管理用户。 

所述的Web服务器通过Web Services传输XML格式数据返回到管理用户。 

所述的管理用户在接收预警提示后，对警情发布预警报告。通过Internet发送到政府网站、手机移动终端、海上船载终端以及决策控制中心，由领导专家对灾情做跟踪分析。