河北地质大学李卫国获国家专利权
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龙图腾网获悉河北地质大学申请的专利一种用于京津冀地区的降雨量预测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119556377B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510116173.8,技术领域涉及:G01W1/10;该发明授权一种用于京津冀地区的降雨量预测方法及系统是由李卫国;陈艳红;杨利兵设计研发完成,并于2025-01-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于京津冀地区的降雨量预测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种用于京津冀地区的降雨量预测方法及系统,涉及降雨预测技术领域,包括获取多源数据并对数据进行预处理后提取数据核心特性,根据数据核心特性进行动态降雨建模,模拟降雨演化路径;构建降雨预测模型,基于降雨演化路径进行降雨强度预测,基于预测结果进行极端天气预警并生成高风险区域的降雨分布图。本发明通过多源数据的融合,采用生成对抗网络和频谱分析,提升了数据的空间分辨率和对降水演变的预测能力,结合动态降雨建模、分数阶微分方程和多元回归模型,提高了降雨量预测的实时性和准确性,能够有效应对复杂天气条件下的降雨量预测挑战,实现对降雨强度和极端天气事件的精准预测。
本发明授权一种用于京津冀地区的降雨量预测方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种用于京津冀地区的降雨量预测方法,其特征在于:包括, 获取多源数据并对数据进行预处理后提取数据核心特性,根据数据核心特性进行动态降雨建模,模拟降雨演化路径; 构建降雨预测模型,基于降雨演化路径进行降雨强度预测,基于预测结果进行极端天气预警并生成高风险区域的降雨分布图; 将实时降雨量预测和预警信息进行可视化展示并存储至数据库; 所述根据数据核心特性进行动态降雨建模,模拟降雨演化路径指连接ERA5数据接口,选择京津冀地区和时间范围,提取湿度、温度和风速分量数据,整合区域内多个气象站的温度和湿度实时观测数据,并将数据存储为格式统一的CSV文件,每条记录包含时间戳、经纬度、温度和湿度; 遍历采集数据,标记缺失值,使用时间序列线性插值法填补缺失值,将ERA5数据和气象站数据进行时间对齐,对湿度、温度和风速分量进行归一化处理; 获取当前时间点的湿度和温度作为初始条件,设定初始降雨量为零并设定时间步长; 通过非线性拟合方法从历史气象站数据中拟合蒸发常数和凝结常数,在第一个时间步使用初始条件计算蒸发率和凝结效率; 将计算结果作为下一时间步的起点进行蒸发率和凝结效率迭代计算得到最终的蒸发率和凝结效率; 基于计算得到的蒸发率和凝结效率建立分数阶微分方程描述降雨量变化: ; 式中,是降雨量的分数阶变化速率,是分数阶阶数,通过实验调优设定,h是湿度,T是温度; 将时间t的湿度、温度、蒸发率、凝结效率和降雨量整合为状态变量矩阵Xt; 定义调制函数,使用调制函数法拟合模型参数: ;式中,是优化后的模型参数,是复合调制函数,是状态变量矩阵,是调制函数的分数阶导数; 初始化Chebyshev多项式的基函数,将动态方程投影到Chebyshev基函数空间,计算多项式系数; 使用Chebyshev多项式法对分数阶微分方程进行数值求解得到降雨量的时间序列解; 设定降雨阈值Q,遍历降雨量的时间序列,若当前降雨量大于阈值Q,则将当前时间标记为降雨开始时间,若当前降雨量小于等于阈值Q并且持续n小时满足条件,则将当前时间标记为降雨停止时间,根据降雨开始时间和停止时间得到降雨时间窗并记录当前降雨事件的初始坐标; 根据ERA5提供的风速分量和降雨事件的初始坐标更新降雨事件的坐标: ;式中,和是当前降雨区域的坐标,和是下一时间步降雨区域的坐标,和是风速分量,是时间步长; 记录每个时间步的降雨坐标形成动态降雨路径。
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