台风预报平台及台风路径检索方法与流程

本发明涉及一种台风预报平台，本发明还涉及一种台风路径检索方法，具体涉及一种基于同义相似度历史台风路径检索方法，本发明属于台风预报领域。

背景技术：
在台风预报领域，目前均是采用卫星云图资料来对台风中心进行定位，这种定位方法非常复杂，而且对仅对有眼台风定位效果较好。卫星云图资料往往只能观测到台风的云顶部分，因此卫星资料中的台风强度较弱。观测表明，一些强度较弱的台风的眼区并不明显，因此采用现有的卫星云图资料定位方法的定位效果不好。此外，在台风的研究工作中，常常需要对当前台风和历史台风进行比较分析，现有的方式是用人眼观察参照卫星云图资料比对，这常常非常费时，且不能直观地显示当前台风和历史台风的对比。

技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种台风预报平台及台风路径检索方法。为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：台风预报平台，其特征在于，包括台风路径动画演示模块、历史台风查询模块、同义相似台风路径检索模块、数据库，所述数据库分别连接台风路径动画演示模块、历史台风查询模块和同义相似台风路径检索模块。前述的台风预报平台，其特征在于，所述台风预报平台采用B/S架构，数据库采用mysql。基于权利要求1所述台风预报平台的台风路径检索方法，其特征在于，包括：步骤一：同义相似台风路径检索模块通过计算得到当前台风的台风中心点，获得当前台风的路径；步骤二：同义相似台风路径检索模块根据当前台风和历史台风的同义相似度，判断当前台风和历史台风是否路径相似。前述的台风路径检索方法，其特征在于，所述步骤一包括：步骤1a：在数据库中读取当前台风的风场数据，当前台风的风场数据为格点形式，具有经度、纬度、高度、时间四个维度；步骤1b：选取当前台风的风场数据中位于时刻T1，T2，T3…TN的数据，N为正整数；在时刻Tn时，对于不同经度、纬度和高度的每一个格点，判断是否满足台风中心条件，n为不大于N的正整数；步骤1c：对满足台风中心条件的格点进行加权平均，得到的时刻Tn的台风中心点Pn；步骤1d：重复步骤1b、步骤1c，得到台风中心点P1，P2，P3…PN；步骤1e：根据时间顺序依次连接台风中心点P1，P2，P3…PN，得到当前台风的路径。前述的台风路径检索方法，其特征在于，所述步骤二包括：步骤2a：同义相似台风路径检索模块从数据库中读取J条历史台风的路径，J为正整数；步骤2c：计算当前台风和第j条历史台风之间的位置差异度Dj，j为不大于J的正整数；步骤2d：计算当前台风和第j条历史台风之间的形状差异度Fj；步骤2e：计算当前台风和第j条历史台风之间的同义相似度k1＞0，k2＞0；步骤2f：如果Sj＞S0，则当前台风和第j条历史台风之间路径相似，S0为阀值。本发明的有益之处在于：本发明的台风预报平台能直观地显示当前台风和历史台风的对比，能够大大节省时间；本发明的台风路径检索方法定位效果好，解决了目前国内研究中人工查找效率低下的问题，对今后台风的预报具有很好的促进作用。附图说明图1是本发明台风预报平台的优选结构示意图；图2是本发明台风路径检索方法的流程图；图3是本发明中台风风场的示意图；图4是本发明在台风的路径中第一类控制点和第二类控制点的示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。参照图1所示，本发明台风预报平台，包括台风路径动画演示模块、历史台风查询模块、同义相似台风路径检索模块、数据库，所述数据库分别连接台风路径动画演示模块、历史台风查询模块和同义相似台风路径检索模块。本发明中，台风路径动画演示模块核心是一个计时器，根据用户选择的年份和台风名称将数据库中的台风数据，定时在地图上以点和线的形式显示出来，并将相应台风数据展示在表格中。根据台风风力的不同，标志台风的点颜色也不同，根据数据中七级和十级风圈的范围，显示的风圈大小也不同。历史台风查询模块是根据用户输入的台风名，在数据库中检索同名的台风，将台风出现的年份和台风编号在表格中展示出来。同义相似台风路径检索模块根据当前展示的台风，在数据库中与历史台风一一比较，判断当前台风和历史台风是否路径相似。进一步，实际中，台风路径动画演示模块、历史台风查询模块、同义相似台风路径检索模块、数据库可以设置在服务器上，服务器还可以连接用来显示表格数据的显示器。本发明不限制服务器的种类和数量，台风预报平台采用B/S架构，使用mxml和actionscript语言编写，数据库采用mysql，使用php连接数据库。本发明的台风预报平台通过各模块配合能直观地显示当前台风和历史台风的对比。本发明还涉及了一种基于述台风预报平台的台风路径检索方法，如图2所示，包括：步骤一：同义相似台风路径检索模块通过计算得到当前台风的台风中心点，获得当前台风的路径；步骤二：同义相似台风路径检索模块根据当前台风和历史台风的同义相似度，判断当前台风和历史台风是否路径相似。本发明的台风路径检索方法与现有技术相比具有很大的创新：首先是获取台风中心点和当前台风的路径的方法定位效果相比现有技术好，对强度较弱的台风眼区也能够很好定位。其次是能够自动判断当前台风和历史台风是否路径相似。作为本发明优选，本发明提出了以下优选实施方式：步骤一包括：步骤1a：在数据库中读取当前台风的风场数据，当前台风的风场数据为格点形式，具有经度、纬度、高度、时间四个维度；步骤1b：选取当前台风的风场数据中位于时刻T1，T2，T3…TN的数据，N为正整数，这样就得到了N个时刻的当前台风的风场数据；在时刻Tn时，对于不同经度、纬度和高度的每一个格点，判断是否满足台风中心条件，n为不大于N的正整数。本发明中提出了台风中心条件。台风在北半球海域呈逆时针旋转，台风风场具有结构对称的特点，如图3所示，图中“N”表示为正北方向。本发明的台风中心条件是指在台风中心附近，围绕台风中心的风向都是遵循逆时针的风向旋转，即在台风中心北方为偏东风，在东北方为偏东南风，在东方为偏南风，在东南方风向为偏西南风，在南方风向为偏西风，在西南方为偏西北风，在西方为偏北风，在西北方为偏东北风，而台风风场非中心点则没有此规律。实际中，可以按照如下步骤进行：1）在时刻Tn的当前台风的风场数据中，选取Q个不同高度的高度层，分别记为H1，H2，H3…HQ，Q为正整数；2）在高度层Hq中，q为不大于Q的正整数，任选一个格点作为待测格点，得到与待测格点对应的第一格点、第二格点、第三格点、第四格点、第五格点、第六格点、第七格点和第八格点；第一格点为位于待测格点正北N个格点间距的格点；第二格点为位于待测格点东北N个格点间距的格点；第三格点为位于待测格点正东N个格点间距的格点；第四格点为位于待测格点东南N个格点间距的格点；第五格点为位于待测格点正南N个格点间距的格点；第六格点为位于待测格点西南N个格点间距的格点；第七格点为位于待测格点正西N个格点间距的格点；第八格点为位于待测格点西北N个格点间距的格点；N为正整数；作为进一步优选，由于台风的影响半径在200km以上，本发明风场数据的一个格点距离约为55km，此时N优选为4；3）获得第一格点X轴方向的风速ｕ1；获得第二格点X轴方向的风速ｕ2，第二格点Y轴方向的风速ｖ2；获得第三格点Y轴方向的风速ｖ3；获得第四格点X轴方向的风速ｕ4，第四格点Y轴方向的风速ｖ4；获得第五格点X轴方向的风速ｕ5；获得第六格点X轴方向的风速ｕ6，第六格点Y轴方向的风速ｖ6；获得第七格点Y轴方向的风速ｖ7；获得第八格点X轴方向的风速ｕ8，第八格点Y轴方向的风速ｖ8；4）如果ｕ1＜0，ｕ2＜0，ｖ2＞0，ｖ3＞0，ｕ4＞0，ｖ4＞0，ｕ5＞0，ｕ6＞0，ｖ6＜0，ｖ7＜0，ｕ8＜0，ｖ8＜0，即待测格点满足台风中心条件。由此，通过重复对Q个不同高度的高度层分别计算，可以得到满足台风中心条件的格点。划分不同高度的高度层的原因在于台风发展的垂直结构较高，故需要定位多个高度层的中心，通过下一步的加权平均得到更精确的台风中心。本步骤完成后，可以获得簇状分布的台风中心点，这些台风中心点分别聚集在一些不同的范围内。步骤1c：对满足台风中心条件的格点进行加权平均，得到的时刻Tn的台风中心点Pn。由于台风发展的垂直结构较高，故需要定位多个高度层的中心并求其中心加权平均值，作为台风最终定位中心。本发明不限制对满足台风中心条件的格点进行加权平均的具体方法。实际中，作为优选，可以按照如下进行：对于满足台风中心条件的格点，将其中聚集度最高的点集选出，将它们的均值作为台风中心。通过如下算法计算聚集度最高的点集：逐个读取点数据，如果为第一个点或者并不在之前任意一个点集范围内，则以该点为中心建立一个新的簇，如果在之前出现的簇中心200km范围内，则将该点加入目标簇，目标簇点数量加1，最后将点数量最多的簇选出来，进行均值，即得到台风中心点。步骤1d：重复步骤1b、步骤1c，得到台风中心点P1，P2，P3…PN。实际中，作为优选，本发明使用的数据资料以3小时为间隔，台风的移动速度根据当时的移动速度而定，通过台风当前移速判断相邻时刻求出的台风中心位置应该在一定范围以内，以此为验证条件可以增加预的报准确性。步骤1e：根据时间顺序依次连接台风中心点P1，P2，P3…PN，得到当前台风的路径。本发明的另一个创新点在步骤二。本发明涉及了台风的同义相似度，本发明的同义相似度包括位置差异度和形状差异度。作为进一步优选，可以按照如下步骤进行：步骤2a：同义相似台风路径检索模块从数据库中读取J条历史台风的路径，J为正整数；步骤2c：计算当前台风和第j条历史台风之间的位置差异度Dj，j为不大于J的正整数，本发明不限制位置差异度的具体计算方式，作为优选，在当前台风的路径上取M个等间距的第一类控制点C11，C12，C13...C1M；在被检索台风的路径上取与第一类控制点C1k距离最近的点作为第二类控制点C2k，得到M个第二类控制点C21，C22，C23...C2M；第一类控制点C1k和第二类控制点C2k之间的距离为|dk|，M为正整数，k为不大于M的正整数，dk为实数；这里的dk是存在正负的，本发明中，如果C2k落在C1k和C1r连线的左侧则di符号为正，否则为负，这里的k为不大于M的正整数，r=k+1；如图4所示给出了第一类控制点和第二类控制点的示意图，图4中x，y轴用来定位台风路径的位置，标有黑点的虚线为当前台风的路径，虚线上的黑点为第一类控制点，标有黑点的实线为被检索台风的路径，实线上的黑点为第二类控制点，连接第一类控制点和第二类控制点的线段长度为|dk|。步骤2d：计算当前台风和第j条历史台风之间的形状差异度Fj，本发明不限制形状差异度的具体计算方式，作为优选，其中Aj是dk的数学期望：步骤2e：计算当前台风和第j条历史台风之间的同义相似度k1＞0，k2＞0；步骤2f：如果Sj＞S0，则当前台风和第j条历史台风之间路径相似，S0为阀值。本实施例的一个重要创新点在于设置了两个自定义参数k1、k2，k1、k2默认为1，根据用户的实际需求，如果对位置相似度要求较高则可以增大k1，如果对形状相似度要求较高可以增大k2。这样计算出来的同义相似度更能够判断当前台风和历史台风是否路径相似。台风的根据国际上经常使用的标准，我们取0.003作为判定台风是否同义相似的阀值，即当Sij>0.003时，我们认为这两个台风路径同义相似。本发明的台风预报平台能直观地显示当前台风和历史台风的对比，能够大大节省时间；本发明的台风路径检索方法定位效果好，解决了目前国内研究中人工查找效率低下的问题，对今后台风的预报具有很好的促进作用。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。