[发明专利]一种自动识别切变线的方法

权利要求书

1.一种自动识别切变线的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、读取风场中每个格点的数据，并对每个格点的风场数据进行标准化处理；

S2、经标准化处理后将格点进行分区，并将分区后格点上的风矢量进行叉乘计算，由叉乘的正值得到风场中的气旋性特征点；

所述步骤S2包括如下步骤：

S201、经标准化处理后的风场数据利用反三角函数计算风场中每个格点的风矢量与x轴的夹角α，其中，所述夹角α的表达式如下：

其中，u表示风矢量在x轴方向上的水平分量，v表示风矢量在y轴方向的水平分量；

S202、取某一格点为中心格点O，并将所述中心格点O相邻的8个格点分成8个区域作为备选域；

S203、根据夹角计算结果以及备选域分析中心格点O指向最近的1个格点，并将中心格点O指向的格点作为1个主要目标格点，所述主要目标格点的相近的4个格点作为相关目标格点；

S204、将所述中心格点O分别与所述主要目标格点及相关目标格点进行矢量叉乘计算，得到中心格点O与主要目标格点及相关目标格点的叉乘值C_V；

S205、判断所述中心格点O分别与主要目标格点及相关目标格点的叉乘值C_V是否大于0，若是，则将参与运算的两点之间定为气旋性特征点，反之，则跳过该主要目标格点及相关目标格点，结束对中心格点O的处理；

S206、取下一个格点为中心格点O，并重复步骤S203至S205，遍历整个风场，由叉乘的正值得到风场中的气旋性特征点；

S3、将风场中全部格点上的风矢量进行叉乘计算后建立判定阈值T_d，并根据所述判定阈值T_d从所述气旋性特征点中筛选出切变节点；

S4、将所述切变节点进行相交切变线的检测，消除相交切变线，并依次连接切变节点，从而实现切变线的自动识别；所述步骤S4包括如下步骤：

S401、根据切变节点判断是否有相交切变线，若有，则进入步骤S402，反之，进入步骤S404；

S402、判断相交切变线中是否有长度相同的分支，若有，进入步骤S403，反之，则保留相交切变线中较长分支上的切变节点，删除相交切变线中较短分支上的切变节点，并进入步骤S404；

S403、判断相交切变线的叉乘值C_V之差是否小于等于极小阈值T_min，若是，将所述相交切变线的两分支端点连线的中点标记为切变节点，删除分支线段上的切变节点，并进入步骤S404，反之，则保留叉乘值C_V较大的分支上的切变节点，并进入步骤S404，其中，所述极小阈值T_min的表达式如下：

T_min＝T_d×10％

S404、完成切变节点的检测，依次连接切变节点，实现切变线的自动识别。

2.根据权利要求1所述的自动识别切变线的方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：

S101、读取风场中每个格点分别在x轴方向与y轴方向上的水平分量u风和v风；

S102、根据所述u风和v风构成风场中每个格点的风矢量

S103、将所述每个格点的风矢量的风速值设置为固定值，从而完成对整个风场的标准化处理。

3.根据权利要求2所述的自动识别切变线的方法，其特征在于，所述步骤S103中每个格点的风矢量为固定值需满足以下条件：

其中，u表示风矢量在x轴方向的水平分量，u₀表示标准化处理后的风矢量在x轴方向的水平分量，v表示风矢量在y轴方向上的水平分量，v₀表示进行标准化处理后的风矢量在y轴方向上的水平分量。

4.根据权利要求1所述的自动识别切变线的方法，其特征在于，所述步骤S202中备选域中的每个区域均有的值域。