[发明专利]一种基于气象数据的能见度估计方法在审

专利信息
申请号: 202011111249.1 申请日: 2020-10-16
公开(公告)号: CN112231641A 公开(公告)日: 2021-01-15
发明(设计)人: 张晓峰;王梅;欧垚君;陈哲 申请(专利权)人: 南通大学
主分类号: G06F17/18 分类号: G06F17/18;G06F17/16;G01W1/02;G01W1/00
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 朱小兵
地址: 226019 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 气象 数据 能见度 估计 方法
【说明书】:

发明提供了一种基于气象数据的能见度估计方法,包括以下步骤:步骤一、根据数据集的散点分布建立一元非线性函数模型;步骤二、通过拟合得到相对湿度、温度、气压、风速与能见度之间的函数系数的最优解,建立具体函数关系式;步骤三、选用层次分析法求解相对湿度、温度、气压、风速对能见度影响的权重系数;步骤四、建立地面气象观测各因素与能见度之间的多因素AHP加权模型。本发明的有益效果为:本发明通过建立能见度与气象各因素之间的关系,使用非线性回归和层次分析法相结合的AHP加权模型,既考虑到各单个因素对于能见度的影响,又将其综合考虑,进行加权,对总体关系的建立更精确更全面。

技术领域

本发明涉及气象研究技术领域,具体涉及气象数据的能见度估计方法。

背景技术

大气能见度,是指视力正常的人能将目标物从背景识别出来的最大距离。研究表明,目标物的能见度,与大气透明度和目标物同背景的亮度对比有关。当天气晴朗、大气透明度良好时,能见度就好;反之,当空气混浊,特别是有雾、霾、烟、风沙及降水时,能见度就差。在大气透明度不变的条件下,如果目标物同背景的亮度对比较大,则能见距离较远;相反,则能见距离较近。能见度变化的直接原因是大气气溶胶的变化,而气象条件对气溶胶的形成、分布、维持与变化作用显著,尤其二次气溶胶的形成与变化受气象条件影响很大。

国外于20世纪初开始了大气能见度的研究,1960年Holzworth等首先提出采用累积百分率法进行大气能见度趋势分析。近年来,国内学者也对大气能见度进行了深入的研究,如宋明等对天津市大气能见度与影响因子进行分析,发现能见度与相对湿度和气溶胶粒子呈明显负相关。宋宇等讨论了北京市能见度下降与气溶胶质量浓度的关系,得出北京地区气溶胶粒子散射消光占种消光约70%—80%的结论。大气能见度和当时的天气情况密切相关,出现雾、霾、降雪、降雨天气现象时,大气透明度就会降低,从而使能见度比较差;与此同时,大气细粒子PM10和PM2.5也能通过消光作用造成大气能见度的下降。

已有的研究基本建立了能见度与气象要素之间的对应关系,但对于具体各因素对能见度影响权重比例研究以及多重因素对于能见度的综合影响研究并不充分。

传统的能见度测量方法一般分为目测法和使用大气射仪、散射仪等仪器的器测法。目测法一般带有较强的主观性,因此没有具有说服力的根据。器测法虽然在精度上优于目测法,但仪器设备价格较高、占地面积较大,对周围环境要求高,必须视野开阔,无遮挡物。所以,利用数学模型分析气象因素对能见度的影响,预测能见度变化趋势不失为一种既节约资源又便捷的方法。

同时,众所周知,航空飞行和高速公路行车属于对气象条件较敏感的行业,其安全系数很大程度上受到气象因素的影响。低能见度会使得驾驶员无法看清机场跑道或高速公路,从而无法确定位置,直接影响航班准点率、驾驶安全性,其最终结果是不得不返航、备降或封路,造成巨大损失。因此,能见度预测是交管部门和航空公司十分关注的问题。

利用合适的数学模型分析能见度,可以掌握大雾的演化规律。进而预测未来能见度,了解大雾变化趋势,帮助交管部门和航空公司制定更加精确的恶劣天气应对策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于气象数据的能见度估计方法,结合一元非线性回归和多因素AHP加权模型建立能见度与气象因素关系的气象数据的能见度估计方法。

本发明是通过如下措施实现的:一种基于气象数据的能见度估计方法,其中,包括以下步骤:

步骤一、根据数据集的散点分布建立一元非线性函数模型,选用合适的常用非线性函数,建立单一因素对能见度的影响关系模型,选用的非线性函数如下:

对数函数:

y=a+b ln x (1)

指数函数:

y=cebx (2)

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