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台风“山竹”预报准确率明显提升,专利技术如何做到精准预测台风路径?

2018年09月25日

2018年9月15日,号称深圳20年来的最强台风“山竹”肆虐深圳,看了朋友圈小伙伴发的各种视频,一种史诗级末日大片的感觉油然而生。

 如今,“山竹”褪去,留下满目疮痍。

遭受强台风“山竹”袭击后,城市一片狼藉,垃圾、残枝落叶随处可见。但这座城市有着一群可爱的人,在“山竹”离开后,投入灾后重建自救工作中。深圳的应急能力经受住了台风的考验,台风过后第二天交通系统已恢复正常。

台风过后,庆幸深圳完美避过一劫之余,也令人深思若没这台风实时监测以及台风危害预警等技术,其带来的危害将无法想象。作为知识产权从业人员,决定让大家了解下有关台风实时监测及预警的相关专利技术。通过分析,台风的实时监测技术至少包括以下三个部分,即台风生成及定位检测、台风路径及强度预测及台风影响预警模块。

台风生成及定位检测

严格来说,台风是热带气旋的一种强度,当热带气旋的中心风力持续达到12-13级,底层中心风速为32.7米/秒至41.4米/秒时,在气象学上称为台风。

早期,检测卫星图像上是否有台风云系主要还是靠人工的方法,需要气象工作人员根据经验一张一张地分析卫星图像上是否有台风云系,且检测新台风的生成则需要气象专家对连续几天的卫星图像进行分析才能得出结论。针对该问题,国家卫星气象中心于2015年递交的专利申请CN104966102A提出了基于卫星图像的检测方法,其中涉及自动检测台风云系的方法。该方法包括训练阶段和台风检测阶段,在训练阶段通过支持向量机根据正样本的Hog(方向梯度直方图)特征和负样本的Hog特征进行训练,以生成能够根据Hog特征判断区分正样本和负样本的模板。在检测阶段则是将支持向量机训练出来的模板与待检测的卫星图像的Hog特征进行对比,以检测待的卫星图像中是否有台风。

在检测到台风之后,则需要快速确定台风中心位置,从而制作台风预报和发布台风预警。国家卫星气象中心在2015年申请的专利CN104992434B提出根据历史卫星图像在当前卫星图像上进行台风定位的方法,该方法包括提取历史卫星图像的SIFT特征,并在当前卫星图像上截取搜索区域,搜索区域的边长为L+2*(T*60/P),然后提取该搜索区域的SIFT特征,之后使用SIFT算法对历史卫星图像和搜索区域进行特征匹配,基于时空一致性,去除错误的匹配关系,然后再通过均匀旋转分布对特征点进行筛选,遍历搜索区域,确定台风中心。 

台风路径及强度检测

在台风生成之后,则需要对台风的移动路径和强度进行预测,尽早在台风登录前做好预防工作。北京科技大学2017年递交的专利申请CN107562840A提出的一种基于GIS的台风路径快速预测方法,该方法首先进行台风相似路径识别,用来识别与当前台风具有相似路径的历史台风数据,然后基于历史相似路径来进行台风未来路径预测,对台风未来24小时和48小时的可能路径进行预测,最后在GIS平台实现上述预测过程,进而可以根据当前台风路径实现快速、自动化的未来路径预测。

而有关台风强度的评估,中国科学院深圳先进技术研究院则在CN104932035A中提出一种台风强度预报方法,该方法包括三个步骤,先统计分析历史台风数据,随后选取与台风强度变化相关的环境预测因子,并计算和提取环境预测因子相关的参数数据,之后建立多元线性回归模型,将历史台风数据的环境预测因子相关的参数数据带入多元线性回归模型进行回归模型训练,根据训练结果得出台风强度预测方程,并根据台风强度预测方程计算台风强度。

在了解到台风路径及强度之后,则需要根据台风的信息及可能带来的影响进行评估,提前做好预警工作,防范于未然。实际上,每次台风都会对当地的电网造成不小的破坏,评估台风破坏情况,根据不同设备对台风抵抗能力给出危险等级是减少台风对输电网络危害,提高设备安全性的重要举措。

国网山东省电力公司应急管理中心的专利CN104951585B提出了一种基于电网设备的台风预警方法及装置,其在电网GIS平台里,对预警区域的电网设备坐标进行定位,根据电网设备的坐标确立电网设备图层,实时监测预警区域台风灾害信息,并将所述信息存储至电网GIS数据库,建立区域电网台风评估模型,根据当前的实时风速、电网设施抗风强度信息做出不同等级的预警,生成电网台风灾害预警结果并通过防灾减灾综合检测预警系统发布文本文档,以滚动信息直观展示出来,发布预警结果。

另外,广东电网有限责任公司江门供电局递交的专利申请CN107133687A提出了一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统,该输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统能够科学、客观地评估不同等级的台风在距离预警地不同距离的时产生大风的等级以及台风对电力线路造成的灾害等级,提高风速预警和风灾预警的有效性、准确度和时效,为优化抢修力量调配,强化灾前预警、预防和灾后抢修预判的能力,降低电网故障,减少故障损失等提供技术保障。

以上是有关台风预测及预警的部分相关技术仅供各位参考,有关台风预测及预警的专利技术还有很多,在此不一一列举。

台风无情人有情,感谢前线的救援人员,你们辛苦了!

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