[发明专利]一种风矢量观测数据质量控制与处理方法、系统及设备

说明书

本发明公开了一种风矢量观测数据控制与处理方法、系统、计算机设备及存储介质。通过将风矢量观测数据进行矢量分解，基于风矢量观测数据的矢量分解结果进行数据有效性判断，对矢量分解后的U分量和V分量的奇异值，采用插值法或统计法得到质量控制后的矢量分解结果，再将质量控制后的矢量分解结果按照平行四边形法则进行矢量合成，获得质量控制后的风矢量观测数据。与现有技术相比，本申请的风矢量观测数据控制与处理方法稳定性和普适性，适用于单站垂直风矢量观测数据、二维平面风矢量观测数据、单站风矢量时间序列观测数据等多种常见观测场景下得到的风矢量观测数据质量控制，数据和人力资源要求更少，无需大量观测数据和前期分析工作。

技术领域

本发明涉及风矢量观测数据技术领域，尤其涉及一种风矢量观测数据质量控制与处理方法、系统、计算机设备及可读存储介质。

背景技术

风矢量观测数据为常规气象观测的重要要素，由于矢量包含大小与方向，因此与其他标量观测数据不同，风矢量观测数据的分析处理无法使用常规的统计方法，在面对观测数据缺失、错误时，往往也缺乏有效的识别和处理手段。

目前，在对风矢量观测数据质量检测方面，主要思路为：1)气候学界限值检查；2)气候极值检查；3)内部一致性检查；4)时间一致性检查。气候学界限值检查指判断观测数据是否是从气候学的角度不可能发生的要素值的检查，观测数据应在气候学界限制之内；气候极值检查指观测数据是否是超当地气候极值的检查，需结合当地历史观测数据进行判断；内部一致性检查指同一时间观测的气象要素之间的关系须符合一定规律的检查，需要除风矢量外其他气象要素的观测结果，并需进行前期分析工作以找到一致性关系；时间一致性检查指对观测数据在一定时间范围内的变化范围是否具有特定规律的检查。目前工程实践中对风矢量观测数据处理的主要思路为求平均/代表风矢量，常用的办法有：1)算数平均法，2)代表风向法。算数平均法的主要思路是将风矢量的大小和方向分别视为标量，并分别求其算数平均值。代表风向法的主要思路是将一定时空范围内的主风向作为平均风向，用风速的算数平均值作为平均风速。这两种方法也是常用的对风矢量观测数据奇异值的处理方法。

在风矢量观测数据质量检测方面，目前的4种方法对于风速的检测具有较好效果，但在风向检测上，除了观测风向超出[0°,360°)值域的显著不合理情况，其他场景下往往很难判断风向观测数据是否合理有效。在风矢量观测数据处理方面，算数平均法在处理风向时，无法正确应对数据样本中出现风向之差大于180°的情况，会出现明显的方向错误(反向)；代表风向法在观测数据时空范围较小(即样本较少)或风向变化范围较大时，无法提供合理有效的参考。

发明内容

本发明提供了一种风矢量观测数据质量控制与处理方法、系统、计算机设备及可读存储介质，以解决在风向检测上，除了观测风向超出[0°,360°)值域的显著不合理情况，其他场景下往往很难判断风向观测数据是否合理有效的技术问题，实现风矢量检测数据质量的控制和处理。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种风矢量观测数据质量控制与处理方法，所述方法包括：

获取风矢量观测数据，对所述风矢量观测数据进行完整性判断处理，获得完整风矢量观测数据；

对所述完整风矢量观测数据进行正交分解，获得U分量和V分量；

对所述U分量和所述V分量进行奇异值检查；所述奇异值检查包括：气候学界限值检查、气候极值检查、内部一致性检查和时间一致性检查；

若检查不通过，则采用统计法或插值法对所述U分量和所述V分量进行数据补充，得到质量控制后的U分量和V分量；并将所述质量控制后的U分量和V分量进行矢量合成，得到质量控制后的风矢量观测数据；

若检查通过，则将完整风矢量观测数据作为质量控制后的风矢量观测数据。

在进一步的实施例中，所述对所述风矢量观测数据进行完整性判断处理，获得完整风矢量观测数据，包括：