[发明专利]一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法，属于高频次云图插值方法领域。

背景技术

卫星云图由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。

现有技术中没有基于EOF分析的卫星云图时间插值方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法，包括：获得基础卫星云图，然后进行EOF分解，EOF分解后，获得时间系数以及空间模态，对时间系数进行谐波拟合，获得时间系数拟合函数，然后进行线性插值，对插值后的时间系数拟合函数以及空间模态进行EOF重构，插值得到卫星云图。

进一步地，由EOF时空分解、时间函数的谐波拟合插值以及时空函数合成恢复云图序列三个部分组成，首先利用EOF分析方法，得到卫星云图的主要模态及其时间序列，通过谐波分析，拟合时间序列，得到时间序列变化的函数模型，通过函数模型，利用时间函数的插值，减小模型函数的时间间隔，在获取更加精细的时间函数后，结合全部模态，进行卫星云图的重建，从而得到时间密度更高的卫星云图系列。

本发明的有益效果：本发明的一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法，可以对原始云图采用时间插值的方法，从而得到更高精度的卫星云图或者补全缺失云图。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法的步骤示意图；

图2为本发明一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法的插值前及插值后的时间系图；

图3为本发明一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法的EOF时空重构后的多云云图插值效果图；

图4为本发明一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法的EOF时空重构后的晴空少云云图插值效果图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于EOF分析的卫星云图时间插值方法，包括：获得基础卫星云图，然后进行EOF分解，EOF分解后，获得时间系数以及空间模态，对时间系数进行谐波拟合，获得时间系数拟合函数，然后进行线性插值，对插值后的时间系数拟合函数以及空间模态进行EOF重构，插值得到卫星云图。

作为本发明的一个实施例：由EOF时空分解、时间函数的谐波拟合插值以及时空函数合成恢复云图序列三个部分组成，首先利用EOF分析方法，得到卫星云图的主要模态及其时间序列，通过谐波分析，拟合时间序列，得到时间序列变化的函数模型，通过函数模型，利用时间函数的插值，减小模型函数的时间间隔，在获取更加精细的时间函数后，结合全部模态，进行卫星云图的重建，从而得到时间密度更高的卫星云图系列。

作为本发明的一个实施例：EOF方法是对数据场序列作时空正交分解，将时空要素场转化为若干空间的基本模态和相应的时间系数序列的线性组合。假设有n个时次，图像大小为W×H的卫星云图。令m＝W×H，即每张卫星云图上有m个像素点，则n个时次的卫星云图可以排列成矩阵X。

其中，x_ij表示云图上i像素点在j时刻的数值。

经验正交函数展开，即是把时空要素场序列x_ij分解成彼此正交的空间函数v_ki和空间函数z_kj的乘积之和：

式(2)中v_ki表示第k个空间模态中的第i个像素点的值，它只依赖于空间点变化，不随时间变化，称为空间函数(典型场)；z_kj表示序号为第k个空间模态在第j个时刻的权重系数，只随时间变化，称为时间函数(时间权重系数)。