[发明专利]一种基于动态方法预报道路结冰的系统

说明书

本发明公开了一种基于动态方法预报道路结冰的系统，属于大气探测和气象预报技术领域，包括资料同化模块、数据校正模块、结冰等级判定模块和结冰预警模块；这种基于动态方法预报道路结冰的系统通过wrf算法和一定的优化算法得出的高精度地形（1～2km）的气象预报数据，应用一定规则，对未来1～168小时的道路结冰状态，进行判断；在判断的过程中，将地形地貌的环境因素列为重要的参考修正因素，提高了准确性；整个路况结冰信息的分析、处理，结冰分级工作都直接由系统自动完成，不需要人为的处理，更加的具有智能性，同大数据平台的结合使得对于结冰等级的划分更加的准确。

技术领域

本发明涉及大气探测和气象预报技术领域，具体为一种基于动态方法预报道路结冰的系统。

背景技术

近年来，随着全球气候的变化，出现了许多复杂的气候现象，特别是南方出现了极端的冻雨天气。复杂的天气条件严重影响路面状况，路面结冰现象时有发生，给公路的车辆行驶带来了巨大的风险，不仅严重影响交通运输，而且还造成国家财产和人民生命财产的严重损失。

针对此问题，道路结冰预警系统应运而生。通过研究分析道路结冰形成机理，动态监测气象环境和路面状态等关联因素，建立结冰预警云平台。基于云计算与大数据技术，实时发布路面结冰危险等级状况。

我国目前防治路面结冰的主要措施还是采用道路气象站监测的形式，气象站数量少，监测精度差，功能单一，只能简单采集路面状态数据，不能对数据计算和评估，更无法实时将数据上传给预警模块综合分析，提前预警，减少交通事故产生；道路结冰除了与各类气象要素有关外，各路段的地形地貌对当地道路结冰的影响同样重要；目前已有的结冰预警系统均为大面积、广泛的预报，距离精度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术困难，提供一种基于动态方法预报道路结冰的系统。

为达到上述目的，采用的技术方案为：一种基于动态方法预报道路结冰的系统，包括以下模块：资料同化模块、数据校正模块、结冰等级判定模块和结冰预警模块；各模块的功能如下：

资料同化模块：利用大量的道路结冰的图片作为数据集，创建对应的训练集和测试集；将上述数据结果与欧洲中期气象预报中心的EC数值预报模式、美国国家环境预报中心的GFS数值预报模式初始场、边界场的数据导入数据池，然后通过运用三维变分算法进行资料同化；资料同化完成后，得到高精度地形的气象预报数据。

数据校正模块：首先，接入气象预报数据和该预报结冰地点的实况探测数据；

其次，采用建立多元线性回归模型的方式，将时间序列分为训练期、预报期；

在训练期，建立预报值与观测值的多元线性回归模型，通过使用预报值与观测值的多元线性回归分析，确定预报结果的权重系数，并以此权重系数获得预报期的最终预报结果。

结冰等级判定模块：利用发布或采集到的气象数据，包括降雨量、降雪量、气温、湿度、风力等级以及持续时间，对路面结冰的情况进行等级评定，具体方法如下：

从低到高设置蓝、黄、橙、红、紫五种等级预警，对常见的导致路面结冰的气象条件等级进行预警判定，包括：霜冻、降雨、凝冻、雨夹雪和降雪；再根据气象条件等级对路面结冰等级进行判定，路面结冰等级与出现的气象条件最高的等级一致，同时发生两个同等级预警，则结冰预警上调一级；具体判定规则如下表：

结冰预警模块：预测出整个区域的道路结冰状况，并将结冰情况划分为相应的结冰等级；等级划分结果发送到云端平台。

进一步，所述路面结冰等级判定的具体步骤为：S1、凝冻等级判定：地表温度小于0℃，且有降雨无降雪，即为凝冻现象；根据凝冻值和持续时间对凝冻等级进行判定，具体判定规则如下表：