一种暴雨过程的重构方法及系统与流程

本发明涉及地理信息领域，尤其涉及一种暴雨过程的重构方法及系统。

背景技术：

通常根据暴雨的定义，24小时降雨量大于等于50mm或每小时降雨量大于等于16mm。提取每个时间戳满足条件的暴雨对象，利用连续时间戳具有空间重叠暴雨对象的形状、降雨强度等特征的相似性/差异性进行匹配追踪，随后处理分裂、合并、合并分裂的情况，最终完成整个暴雨过程的重构。

发明人对现有的暴雨过程的重构过程进行研究发现，在处理暴雨过程重构中的分裂、合并、合并分裂关系时，若移动速度过快，无法对合并、分裂和合并分裂关系进行处理，导致暴雨过程重构的准确率低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种暴雨过程的重构方法及系统，用以解决现有技术中在处理暴雨过程重构中的分裂、合并和合并分裂关系时，无法处理暴雨对象移动速度过快的情况，导致暴雨过程重构的准确率低的问题。具体方案如下：

一种暴雨过程的重构方法，包括：

当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；

提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象；

将所述时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象；

将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；

将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。

上述的方法，可选的，提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象，包括：

解析所述时序栅格降雨量数据集中的各个时序栅格降雨量序列；

针对每一个时序栅格降雨量序列，判断其在预设的第一时长内的降雨量是否满足预设的第一暴雨降雨量阈值，或在预设的第二时长内的降雨量是否满足预设的第二暴雨降雨量阈值；

将满足所述第一暴雨降雨量阈值或者所述第二暴雨降雨量阈值的对应栅格作为时间维度暴雨对象进行提取。

上述的方法，可选的，将所述时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象，包括：

分别在所述时间维度暴雨对象中选取未被访问的暴雨对象；

将所述未被访问暴雨对象和与所述未被访问暴雨对象空间8-邻域内的暴雨对象存入对应的空间栅格暴雨对象，当任意一个空间栅格暴雨对象中存在未被访问的暴雨对象时，将其空间8-邻域内的暴雨对象存入对应的空间栅格暴雨对象；

当所述时间维度暴雨对象均被访问时，得到所述空间栅格暴雨对象。

上述的方法，可选的，将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，包括：

获取第一时刻的各个矢量暴雨对象的移动速度和移动方向，依据所述移动速度和移动方向预测其在第二时刻的质心位置，其中，所述第二时刻为与所述第一时刻相邻的下一时刻；

在以所述质心位置为圆心，最大移动距离为半径的预测范围内搜索所述第二时刻是否存在矢量暴雨对象；

当存在时，判断所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象是否存在匹配关系；

若是，匹配连接所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象，得到暴雨序列。

上述的方法，可选的，还包括：

当所述第二时刻不存在矢量暴雨对象或所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象无匹配关系时，判断当前第一时刻的矢量暴雨对象是否存在于暴雨序列中；

若否，将其标记为孤立暴雨对象。

上述的方法，可选的，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构，包括：

针对每一个孤立暴雨对象，判断所述孤立暴雨对象是否为噪声、孤立暴雨对象与孤立暴雨对象的链接或者孤立暴雨对象与暴雨序列的链接中的一种；

针对每一个暴雨序列，判断所述暴雨序列在是否为孤立暴雨序列，暴雨序列与暴雨序列链接中的一种；

将各个链接关系按照预设的关系进行连接，完成所述目标暴雨过程的重构。

一种暴雨过程的重构系统，包括：

获取模块，用于当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；

提取模块，用于提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的各个时间维度暴雨对象；

连接模块，用于将所述各个时间维度暴雨对象进行空间连接，得到各个空间栅格暴雨对象；

转换模块，用于分别将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；

重构模块，用于将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。

上述的系统，可选的，所述转换模块包括：

预测单元，用于获取第一时刻的各个矢量暴雨对象的移动速度和移动方向，依据所述移动速度和移动方向预测其在第二时刻的质心位置，其中，所述第二时刻为与所述第一时刻相邻的下一时刻；

搜索单元，用于在以所述质心位置为圆心，最大移动距离为半径的预测范围内搜索所述第二时刻是否存在矢量暴雨对象；

第一判断单元，用于当存在时，判断所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象是否存在匹配关系；

匹配单元，用于若是，匹配连接所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象，得到暴雨序列。

上述的系统，可选的，还包括：

第二判断单元，用于当所述第二时刻不存在矢量暴雨对象或所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象无匹配关系时，判断当前第一时刻的矢量暴雨对象是否存在于暴雨序列中；

标记单元，用于若否，将其标记为孤立暴雨对象。

上述的系统，可选的，所述重构模块包括：

第三判断单元，用于针对每一个孤立暴雨对象，判断所述孤立暴雨对象是否为噪声、孤立暴雨对象与孤立暴雨对象的链接或者孤立暴雨对象与暴雨序列的链接中的一种；

第四判断单元，用于针对每一个暴雨序列，判断所述暴雨序列是否为孤立暴雨序列，暴雨序列与暴雨序列链接中的一种；

连接单元，用于将各个链接关系按照预设的关系进行连接，完成所述目标暴雨过程的重构。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明公开了一种暴雨过程的重构方法，包括：当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象；将所述时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象；将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。上述的方法，将矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对各个暴雨序列进行过程追踪完成暴雨过程的重构，避免了在处理暴雨过程重构中，当暴雨对象移动速度过快时，无法处理合并、分裂、合并分裂关系的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构方法流程图；

图2为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构方法又一流程图；

图3为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构方法又一流程图；

图4为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构方法又一流程图；

图5为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构方法又一流程图；

图6为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构方法的实例应用区域示意图；

图7为本申请实施例公开了一种暴雨过程的重构方法的实例结果示意图；

图8为本申请实施例公开的一种暴雨过程的重构系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本发明公开了一种暴雨过程的重构方法，所述重构方法用于对暴雨过程进行重构，所述重构方法的执行流程如图1所示，包括步骤：

s101、当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；

本发明实施例中，所述目标暴雨过程为当前需要重构的暴雨过程，所述时序栅格降雨量数据集可以从降雨量数据发布机构的官方网站进行获取。

s102、提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象；

本发明实施例中，所述时序栅格降雨量数据集中存储目标区域各个子区域的降雨量，将所述满足暴雨阈值的栅格进行提取，作为时间维度暴雨对象。

s103、将所述时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象；

本发明实施例中，所述时间维度暴雨对象分布在时序栅格数据中的不同栅格，其中，将存在连接关系的时间暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象。

s104、将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；

本发明实施例中，采用结点搜索法，分别将每一个空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象。

s105、将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。

本发明实施例中，将各个矢量暴雨对象由匹配关系转换为对应的暴雨序列，其中，所述暴雨序列中包含孤立暴雨对象和暴雨序列，将所述对应的暴雨序列基于过程的思想进行链接，由上述链接关系进行过程追踪，完成初始暴雨过程重构，其中，所述链接关系可以为孤立暴雨对象与孤立暴雨对象的链接、孤立暴雨对象与暴雨序列的链接或者暴雨序列与暴雨序列的链接。判断所述初始暴雨过程中是否存在未被访问的链接关系，若否，完成目标暴雨过程重构，若是，对所述未被访问的链接关系进行过程追踪。

本发明公开了一种暴雨过程的重构方法，包括：当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象；将所述时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象；将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。上述的方法，将矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对各个暴雨序列进行过程追踪完成暴雨过程的重构，避免了在处理暴雨过程重构中，当暴雨对象移动速度过快时，无法处理合并、分裂、合并分裂关系的问题。

本发明实施例中，提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象的方法流程如图2所示，包括步骤：

s201、解析所述时序栅格降雨量数据集中的各个时序栅格降雨量序列；

本发明实施例中，解析所述时序栅格降雨量数据集中的各个时序栅格降雨量序列，获取每一个时序栅格的降雨量。

s202、针对每一个时序栅格降雨量序列，判断其在预设的第一时长内的降雨量是否满足预设的第一暴雨降雨量阈值，或在预设的第二时长内的降雨量是否满足预设的第二暴雨降雨量阈值；

本发明实施例中，基于国家气象局对暴雨的定义：24小时降雨量大于等于50mm或每小时降雨量大于等于16mm。其中，优选的，所述预设的第一时长为24小时，所述预设的第二时长为1小时，所述第一暴雨量阈值为50mm，所述第二暴雨量阈值为16mm，判断所述时序栅格降雨量序列中包含的各个降雨量数据，在预设的第一时长内是否满足预设的第一暴雨降雨量阈值，或在预设的第二时长内是否满足预设的第二暴雨降雨量阈值。

s203、将满足所述第一暴雨降雨量阈值或者所述第二暴雨降雨量阈值的对应栅格作为时间维度暴雨对象进行提取。

本发明实施例中，针对每个栅格时间序列，在每连续24小时内寻找降雨量最大值，并降序排序，以最大值为核心，24小时为最大搜索范围，搜索无降雨量连续不超过3小时的时间范围，若此时间范围内的降雨量超过50mm，继续向外扩展，直至连续3小时无降雨量，将此时间范围内的栅格标记为暴雨标识，作为时间维度暴雨对象；若此时间范围内降雨量未超过50mm，以最大值为核心，依次判断此时间范围中每小时的降雨量是否大于16mm，若大于，则将对应栅格标记为暴雨标识，作为时间维度暴雨对象；若上述条件均不满足，则寻找下一个极大值点，重复上述判断，直到此栅格时间序列的所有极大值点搜索完毕，对上述所有的栅格时间序列进行处理，提取各个时间维度暴雨对象。

本发明实施例中，将所述各个时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象的方法流程如图3所示，包括步骤：

s301、分别在所述时间维度暴雨对象中选取未被访问的暴雨对象；

本发明实施例中，遍历所述各个时间维度暴雨对象，读取一个未被访问且具有暴雨标识的暴雨对象，若不存在这样的暴雨对象，则退出计算；

s302、将所述未被访问暴雨对象和与所述未被访问暴雨对象空间8-邻域内的栅格中的暴雨对象存入对应的空间栅格暴雨对象，当任意一个空间栅格暴雨对象中存在未被访问的暴雨对象时，将其空间8-邻域内的栅格中的暴雨对象存入对应的空间栅格暴雨对象；

本发明实施例中，优选的，创建该栅格的空间邻域暴雨对象集合s并将此栅格存入集合s中；将该栅格标记为被访问，以该栅格为中心搜索空间8-邻域内的栅格，将未被访问且具有暴雨标识的栅格存入集合s中；若集合s中存在未被访问的栅格，则取出一个未被访问的栅格，将其空间8-邻域内的栅格中的暴雨对象存入对应的空间栅格暴雨对象；若集合s中不存在未被访问的元素，则完成此空间栅格暴雨对象的提取，其中，集合s存储有空间栅格暴雨对象。

s303、当所述时间维度暴雨对象均被访问时，得到所述空间栅格暴雨对象。

本发明实施例中，当所述时间维度暴雨对象不存在未被访问的暴雨对象时，得到所述空间栅格暴雨对象。

本发明实施例中，优选的，分别将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象，并计算每一个矢量暴雨对象的空间特征，时间特征(发生时间)，属性特征(移动速度、移动方向)，其中，空间特征包括：质心位置、面积、周长、最大长度、最大宽度、偏心率、矩形度、圆形度、形状系数)，具体的计算方法如下：

质心centroid(xc，yc)：

其中，(xi,yi)表示矢量暴雨对象多边形(以下简称矢量多边形)的顶点坐标，n表示顶点的个数(n≥2)，0≤i<n，矢量多边形被划分为n-2个三角形，pj表示第j个三角形覆盖区域的降雨量，psum表示整个矢量多边形覆盖区域的总降雨量，asum表示整个矢量多边形的面积。

面积area：

其中，(xi,yi)表示矢量多边形的顶点坐标，n表示顶点的个数(n≥2)，0≤i<n。

周长perimeter：

其中，(xi,yi)表示多边形的顶点坐标，n表示顶点的个数(n≥2)，0≤i<n。

其中，maxw表示最大宽度，maxl表示最大长度。

矩形度为rectangularity：

其中，a表示矢量多边形面积，amabr表示矢量多边形的最小面积外接矩形的面积；

圆形度roundness：

其中，rinner表示矢量多边形内切圆半径，rexternal表示矢量多边形外切圆半径；

形状系数shapeindex：

其中，a表示矢量多边形的面积，p表示矢量多边形的周长。

移动速度和移动方向：

其中，分别表示t+1时刻暴雨对象的移动速度和方向，cx(t+1)，cy(t+1)分别表示t+1时刻矢量暴雨对象的质心位置，cx(t)，cy(t)分别表示t时刻矢量暴雨对象的质心位置，优选的，初始时刻的暴雨对象，设置移动速度为0，移动方向为任意方向；

本发明实施例中，将各个矢量暴雨对象由匹配关系转换为对应的暴雨序列的方法流程如图4所示，包括步骤：

s401、获取第一时刻的各个矢量暴雨对象的移动速度和移动方向，依据所述移动速度和移动方向预测其在第二时刻的质心位置，其中，所述第二时刻为与所述第一时刻相邻的下一时刻；

本发明实施例中，优选的，令所述第一时刻为t时刻，所述第二时刻为t+1时刻，其中，提取t时刻所有矢量暴雨对象，根据矢量暴雨对象的移动速度、移动方向，预测其在t+1时刻的质心位置。

s402、在以所述质心位置为圆心，最大移动距离为半径的预测范围内搜索所述第二时刻是否存在矢量暴雨对象；

本发明实施例中，在以质心为圆心，最大移动距离dmax为半径的预测范围中，搜索t+1时刻的矢量暴雨对象，其中，最大移动距离的计算公式如公式(9)所示：

dmax＝smax*δt(9)

其中，smax表示暴雨对象的最大移动速度，一般取60km/h，δt表示前后两个相邻时刻的时间间隔。

s403、当存在时，判断所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象是否存在匹配关系；

本发明实施例中，当所述第二时刻存在矢量暴雨对象时，解析所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象，判断所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象是否存在匹配关系。

s404、若是，匹配连接所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象；

计算t时刻对象与其预测范围内矢量暴雨对象空间特征的综合差异，以综合差异最小为代价函数，采用匈牙利匹配算法，匹配连接t时刻与t+1时刻的矢量暴雨对象，并更新暴雨序列，其中，空间特征综合差异包括偏心率、矩形度、圆形度和形状系数间的差异，其中，de，dr，drd和dsi分别为偏心率偏差、矩形度偏差、圆形度偏差和形状系数偏差，计算方法如公式(10)所示：

根据公式(11)

sd＝w1*de+w2*dr+w3*drd+w4*dsi(11)

计算综合差异，其中sd表示空间特征的综合差异，w1～w4为权重系数。

s405、当连接完成时，将所述第二时刻作为第一时刻，将与所述第二时刻相邻的下一时刻作为第二时刻；

本发明实施例中，循环执行s401-s405所述的方法，直至各个时刻均匹配完成时，最终得到暴雨序列。

s406，若否，结束当前矢量暴雨对象的匹配，判断当前第一时刻的矢量暴雨对象是否存在于暴雨序列中；

本发明实施例，若当所述第二时刻不存在矢量暴雨对象或所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象无匹配关系时，结束当前矢量暴雨对象的匹配，判断当前第一时刻的矢量暴雨对象是否存在于暴雨序列中。

s407、若不存在，将其标记为孤立暴雨对象；

s408、若存在，完成当前暴雨序列提取。

本发明实施例中，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构的方法流程图如图5所示，包括步骤：

s501、针对每一个孤立暴雨对象，判断所述孤立暴雨对象是否为噪声、孤立暴雨对象与孤立暴雨对象的链接或者孤立暴雨对象与暴雨序列的链接中的一种；

本发明实施例中，若存在孤立暴雨对象，针对每一个孤立暴雨对象，在以当前孤立暴雨对象的质心为圆心，以最大移动距离为半径的预测范围内，搜索前一时刻和后一时刻的所有暴雨对象，若前后时刻在预测范围内无暴雨对象，则输出此孤立暴雨对象，标记为噪声；逐个提取预测范围内的暴雨对象，计算其与当前孤立对象的空间重叠度sod(spatialoverlapdegree)，若满足阈值要求，且其为孤立暴雨对象，按照时间先后顺序，建立孤立暴雨对象与孤立暴雨对象的链接；若满足阈值要求，且其属于暴雨序列，按照时间先后顺序，建立孤立暴雨对象与暴雨序列的链接，若不满足阈值要求，输出此孤立暴雨对象，标记为噪声，其中空间重叠度的计算方法如公式(12)所示：

其中，aoverlap表示重叠区域的面积，apreo表示前时刻暴雨对象的面积，aposto表示后一时刻暴雨对象的面积。

s502、针对每一个暴雨序列，判断所述暴雨序列在所述预测范围内是否为孤立暴雨序列，暴雨序列与暴雨序列链接中的一种；

本发明实施例中，针对每一个暴雨序列，在暴雨序列集中，利用时空拓扑关系，提取与当前暴雨事件序列空间相交且时间相邻或相交的暴雨序列，若不存在这样的暴雨序列，则输出此暴雨序列，并标记为孤立暴雨序列；逐个提取与当前暴雨序列空间相交且时间相邻的暴雨序列，根据两个序列的起始时间或终止时间，判断前序列和后序列，基于前序列各个节点对象的移动速度和移动方向，依据公式(13)预测前序列最后一个节点在下一时刻的空间位置，计算下一时刻前序列最后一个节点对象与后序列链接节点对象的空间重叠度，若空间重叠度满足阈值，则按照时间先后顺序执行暴雨序列与暴雨序列的链接；

其中，分别表示序列最后一个节点移动到下一时刻对象的速度和方向，ts、te分别表示序列的开始和结束时刻，ai、分别表示第i时刻暴雨对象的面积、移动速度和方向。

逐个提取与当前暴雨序列空间相交且时间相交的暴雨序列，判断两序列的起始和终止时间，若两序列的起始时间一致，终止时间不一致，则根据终止时间判断前序列和后序列，并执行公式(13)对应的判断，若两序列终止时间一致，起始时间不一致，则根据起始时间判断前序列和后序列，基于后序列各个节点的移动速度和移动方向，依据公式(14)预测后序列第一个节点对象在前一时刻的空间位置，计算前一时刻后序列第一个节点对象与前序列链接节点对象的空间重叠度，若空间重叠度满足阈值，则按照时间先后顺序执行暴雨序列与暴雨序列的链接。

其中，分别表示序列第一个节点前一时刻对象移动到第一节点对象的速度和方向，ts、te分别表示序列的开始和结束时刻，ai、分别表示第i时刻暴雨对象的面积、移动速度和方向。

若两序列的起始和终止时间都不一致，则依次执行公式(13)和公式(14)；对应的判断。

重复执行上述的方法，直到所有的孤立暴雨对象和暴雨序列均被访问，输出所有链接关系；

s503、将各个链接关系按照预设的关系进行连接，完成所述目标暴雨过程的重构。

本发明实施例中，选取一个未被访问的链接关系，解析链接的前项和后项是孤立暴雨对象还是暴雨事件序列；若前项为孤立暴雨对象，后项为孤立暴雨对象，按照“对象-对象”关系连接；若前项为孤立暴雨对象，后项为暴雨序列，按照“对象-序列”关系连接；若前项为暴雨序列，后项为孤立暴雨对象，按照“序列-对象”关系连接；若前项为暴雨序列，后项为暴雨序列，按照“序列-序列”关系连接；经上述连接后，生成初始暴雨过程，判断此过程中是否还存在未被访问的链接关系，若存在，依据上述方法将未被访问的连接关系进行连接，直到当前暴雨过程中的链接关系都被解析，完成此暴雨过程的重构，输出完整暴雨过程；直到全部的链接关系被解析，输出全部暴雨过程，完成目标暴雨过程的重构。

本发明实施例中，建立了“对象→序列→过程”的暴雨事件追踪方法，在“对象→序列”方法中，利用连续时间戳两对象之间的空间特征综合差异最小为代价函数，进行对象之间的匹配追踪；在“序列→过程”方法中，考虑暴雨序列中每个对象的移动速度和方向，预测序列前/后时刻的质心位置并确定预测对象的空间范围，依据预测对象和其他暴雨对象的空间重叠度建立序列间、序列与对象间的链接关系，这些链接关系隐含了暴雨过程中的发展、合并、分裂以及合并分裂同时存在的情况，对这些链接关系进行解析，从而实现暴雨过程的重构。

本发明以京津冀地区(东经113°-120°,北纬36°-43°)为例展开实际应用，如图6所示，以2016年6月-9月全球降雨遥感产品数据集imerg(integratedmulti-satelliteretrievalsforgpm)(时间分辨率为半小时，空间分辨率为0.1°)作为原始时序栅格降雨量数据进行暴雨事件的提取与重构，具体的实施流程(如图1所示)如下：首先，将实例区域原始的时序栅格降雨量数据集作为输入，基于过程的思想进行时间维度暴雨对象的自动提取；其次，采用深度递归算法按照8-邻域连通性进行空间栅格暴雨对象的提取；再次，将空间栅格对象转换为空间矢量暴雨对象，并记录每个对象的时间、空间形态及属性特征；最后，通过“对象-序列-过程”的追踪方法对暴雨事件过程进行重构。在本实例中，2016年6月-9月在试验区域共提取出5991个矢量暴雨对象，689个暴雨事件过程。表1展示了部分暴雨事件的过程信息，图7展示了其中一个开始于2016年7月24日15:30，结束于2016年7月26日7:30暴雨事件的完整演变过程(时间间隔为2小时)，表2展示了部分此事件演变过程中的详细信息。此暴雨事件提取结果与相关媒体新闻报道一致。

表12016年6月-9月京津冀地区暴雨事件提取结果表(部分)

表2编号611暴雨事件过程详细属性信息表(部分)

综合以上试验结果，本发明基于过程的思想构建了由时序栅格降雨量数据集中提取完整暴雨事件过程的方法框架，解决了传统提取算法中，当暴雨对象移动过快时无法处理合并、分裂、合并分裂关系的问题，能够自动、准确地提取完整的暴雨事件过程，为进一步探索暴雨事件演变规律、暴雨对象运动机制等问题提供方法支持。

本发明实施例中，基于上述的一种暴雨过程的重构方法，本发明实施例中还提供了一种暴雨过程的重构系统，所述重构系统的结构框图如图8所示，包括：

获取模块601，提取模块602，连接模块603，转换模块604和重构模块605。

其中，

所述获取模块601，用于当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；

所述提取模块602，用于提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的各个时间维度暴雨对象；

所述连接模块603，用于将所述各个时间维度暴雨对象进行空间连接，得到各个空间栅格暴雨对象；

所述转换模块604，用于分别将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；

所述重构模块605，用于将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。

本发明公开了一种暴雨过程的重构系统，包括：当接收到对目标暴雨过程的重构请求时，获取所述目标暴雨过程的时序栅格降雨量数据集；提取所述时序栅格降雨量数据集中包含的时间维度暴雨对象；将所述时间维度暴雨对象进行空间连接，得到空间栅格暴雨对象；将空间栅格暴雨对象转换为矢量暴雨对象；将各个矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对所述对应的暴雨序列进行过程追踪完成目标暴雨过程的重构。上述的系统，将矢量暴雨对象转换为对应的暴雨序列，对各个暴雨序列进行过程追踪完成暴雨过程的重构，避免了在处理暴雨过程重构中，当暴雨对象移动速度过快时，无法处理合并、分裂、合并分裂关系的问题。

本发明实施例中，所述转换模块604包括：

预测单元606，搜索单元607，第一判断单元608和匹配单元609。

其中，

所述预测单元606，用于获取第一时刻的各个矢量暴雨对象的移动速度和移动方向，依据所述移动速度和移动方向预测其在第二时刻的质心位置，其中，所述第二时刻为与所述第一时刻相邻的下一时刻；

所述搜索单元607，用于在以所述质心位置为圆心，最大移动距离为半径的预测范围内搜索所述第二时刻是否存在矢量暴雨对象；

所述第一判断单元608，用于当存在时，判断所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象是否存在匹配关系；

所述匹配单元609，用于若是，匹配连接所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象，得到暴雨序列。

本发明是实施例中，所述转换模块604还包括：

第二判断单元609和标记单元610。

其中，

所述第二判断单元609，用于当所述第二时刻不存在矢量暴雨对象或所述第一时刻和所述第二时刻的矢量暴雨对象无匹配关系时，判断当前第一时刻的矢量暴雨对象是否存在于暴雨序列中；

所述标记单元610，用于若否，将其标记为孤立暴雨对象。

本发明实施例中，所述重构模块605包括：

第三判断单元611，第四判断单元612和连接单元613。

其中，

所述第三判断单元611，用于针对每一个孤立暴雨对象，判断所述孤立暴雨对象是否为噪声、孤立暴雨对象与孤立暴雨对象的链接或者孤立暴雨对象与暴雨序列的链接中的一种；

所述第四判断单元612，用于针对每一个暴雨序列，判断所述暴雨序列是否为孤立暴雨序列，暴雨序列与暴雨序列链接中的一种；

所述连接单元613，用于将各个链接关系按照预设的关系进行连接，完成所述目标暴雨过程的重构。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明所提供的一种暴雨过程的重构方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。