[发明专利]一种基于动力因素与路径信息的相似台风匹配算法

说明书

本发明公开了一种基于动力因素与路径信息的相似台风匹配算法，旨在提高台风相似性分析的合理性和科学性。本发明设计的算法解决了以往台风相似性分析和匹配工作中过度强调台风路径相似而导致的匹配结果不合理的问题，即路径相似的台风所造成的风力、降雨和灾情影响情况可能大相径庭。本专利算法不仅考虑了台风的历史与未来路径的相似性，而且兼顾了台风的动力因素和影响程度的相似性。本发明所设计的相似台风匹配算法较传统的台风相似分析方法而言，选择的相似匹配特征指标更为全面，分析方法列为合理，更有有助于正确分析台风路径的未来走向和可能造成的影响，有利于制定针对性的台风防御措施。

技术领域

本发明涉及气象水文监测领域，特别涉及一种基于动力因素与路径信息的相似台风匹配算法。

背景技术

通过筛选相似历史台风路径走向的方法是台风路径预报评估的方法之一。目前相关的专利有《基于最短路径算法的路径相似台风分析方法》(发明(设计)人：福建四创软件有限公司，公开号：103500278A)，相关的论文有《基于GIS空间分析的台风路径预测》(作者：邹亮,任爱珠,徐峰，期刊号：清华大学学报(自然科学版)，2008,48(12):2036-2040)、《利用GIS空间分析进行台风相似路径筛选及预测》(作者：王喜娜,黄华兵,班亚等，期刊号：测绘通报，2014(5):115-118)以及《基于WebGIS的宁波市历史台风相似路径分析》(作者：余亮亮,何亮,缪能斌，期刊号：浙江水利科技,2014(1):24-26)。上述专利和论文中提出的相似台风匹配算法的内涵基本是一致的，其主要算法原理是：绘制一系列的缓冲圆，如果在一系列的缓冲圆内都有某条台风的纪录点，则该条历史台风即为当前实时台风的相似台风；以缓冲圆圆心与每条相似历史台风路径上相应关键点之间的距离d和缓冲圆半径r的比值来计算台风的相似度。

申请人于2016年递交的专利《基于Web-GIS的相似台风匹配算法及软件支持系统》(申请号：106772685A)中，在考虑历史路径信息相似的基础上，进一步纳入了未来台风路径的相似性，即利用了各个国家和地区发布的实时台风移动路径的预报信息，将各个国家和地区气象台发布的台风预测路径所包络的范围为预测区域，通过匹配算法把经过预测区域相似的历史台风检索出来。

目前相似台风匹配算法的不足之处，主要在于过度强调台风路径相似。在实践过程当中，我们发现仅仅路径相似的台风所造成的风力、降雨和灾情影响情况可能大相径庭，从而影响分析结果，不利于合理制定台风防御措施。因此本专利提出在基于台风路径相似的基础上，还要进一步考虑台风的动力因素和影响程度的相似性。动力因素相似指标主要包括台风中心气压变化梯度(ΔP/Δt)相似，台风移动速度相似以及台风风圈影响范围相似(七级风圈半径、十级风圈半径)。利用本专利算法匹配出的相似台风不仅兼顾了历史与未来台风路径的信息，而且考虑了台风的动力因素和影响程度的相似性，台风相似匹配更为科学合理，对于台风防御而言，更具有参考价值和实用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种新的台风相似性分析和匹配的方法，以提高台风相似性分析的合理性和科学性。

为实现以上目标，本发明采用如下的技术方案：本发明设计了一种相似台风匹配算法，基于台风路径信息，结合台风动力因素，针对当前台风进行相似性分析，提高对台风相似性分析和预测的合理性。

基于动力因素与路径信息的相似台风匹配算法，包括如下步骤：

(1)台风当前点之前的路径关键节点匹配：

步骤1：以地理相似为前提，确定缓冲圆半径、匹配时长(匹配时长代表从台风起始点到结束点的路径)和匹配间隔(匹配间隔代表缓冲圆的绘制间隔)后绘制一系列台风缓冲圆，在缓冲圆内选取出与当前台风路径相似的历史台风；

步骤2：获取当前台风气压、移速、各风圈半径信息，针对由步骤1得到的相似台风，进行中心气压变化梯度、移速、风圈半径、强度、季节各条件的匹配；