[发明专利]一种计算机气象软件中基于风场数据的槽线自动绘制方法

权利要求书

1.一种计算机气象软件中基于风场数据的槽线自动绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，长波槽生成：对风场网格数据进行特征点提取，判别逆向环流中心，同时提取候选长波槽点，对于每一个逆向环流中心，将其作为起点进行槽点追踪，输出单条长波槽，并将已使用槽点标注；

步骤2，短波槽生成：标记步骤1中长波槽区域，对风场网格数据进行涡度、角度偏转筛选得到候选短波槽点，排除长波槽区域内的候选短波槽点后，对剩下的候选短波槽点的集合进行最小生成树聚类，在各个生成类的候选短波槽点集合中进行曲线拟合作为短波槽分析结果；

步骤3，计算机气象软件根据步骤2的结果，自动绘制风场的槽线并显示。

2.根据权利要求1所述的一种计算机气象软件中基于风场数据的槽线自动绘制方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：

步骤1-1，提取逆向环流中心：在风场网格数据中查找局部风速最小点得到特征点，计算特征点处雅可比Jacobian矩阵并判断矢量拓扑结构，得到逆向环流中心；

步骤1-2，提取候选长波槽点：遍历风场网格数据，计算网格点风矢方向，依据水平、垂直两个方向上相邻网格风矢方向判断候选槽点，得到候选槽点集合；

步骤1-3，追踪槽线：将用于南向追踪的候选槽点记为WP，WP构成的候选槽点集合为S_W，将用于东向追踪的候选槽点记为EP，EP构成的候选槽点集合为S_E，由长波槽起点开始分两个方向分别追踪两类候选槽点，分别得到槽线分析结果为点列PList_W和点列PList_E，即单条长波槽。

3.根据权利要求2所述的一种计算机气象软件中基于风场数据的槽线自动绘制方法，其特征在于，步骤1-1包括以下步骤：

步骤1-1-1，查找特征点：遍历风场网格数据，在每一个3*3网格中心查找局部风速最小点，选取对称位置上风向相反的点作为特征点；

步骤1-1-2，筛选逆向环流中心：构建Jacobian矩阵，求矩阵特征值，通过特征值判断特征点类型，筛选出所需逆向环流中心。

4.根据权利要求3所述的一种计算机气象软件中基于风场数据的槽线自动绘制方法，其特征在于，步骤1-1-1包括以下步骤：

步骤1-1-1-1，查找局部风速最小点：从风场网格数据左上角开始选取一个网格数据3*3点阵，寻找局部风速最小点，该点阵形式如下表所示：

V₁₁V₁₂V₁₃V₂₁V₂₂V₂₃V₃₁V₃₂V₃₃

每个方格代表风场中的一个网格点，V₁₁,V₁₂,...V₃₃代表在各自网格点的风速大小，由下式计算：

Vii,jj=uii,jj2+vii,jj2,]]>

其中，ii、jj分别为网格点行、列坐标索引，ii、jj取值范围1～3，u_ii,jj,v_ii,jj分别为网格点坐标(ii,jj)处的风速水平分量与垂直分量，在该点阵中，如果中心点V₂₂的值比它周围的8个点处的值都小，则判别该点为局部风速最小点，并将其作为一个特征点候选点；

步骤1-1-1-2，结合风向判断：对于满足步骤1-1-1-1的特征点候选点，判断关于该特征点候选点成中心对称的网格点上的风速方向是否相反，即在该3*3矢量点阵中，是否满足以下条件：

u₁₁×u₃₃＜0且v₁₁×v₃₃＜0，

或

u₁₃×u₃₁＜0且v₁₃×v₃₁＜0，

如满足，该候选点即为特征点，否则判定不是特征点；

步骤1-1-1-3，按行列顺序坐标增1对风场网格数据所有3*3点阵，重复步骤1-1-1-1～1-1-1-2直到最后一个网格结束。