The invention discloses a thunderstorm nuclear identification and tracking method based on hybrid clustering algorithm. The concrete steps are as follows: detecting and recording ground lightning data by deployed lightning monitoring points, preprocessing the recorded ground lightning data and dividing them into lightning data sets of different periods; adopting GPS clock synchronization technology and lightning electric field variation. The time difference of radiation pulse arriving at each station is calculated by time difference algorithm, and the lightning location coordinates are obtained by DBSCAN algorithm and KMEANS algorithm. Experiments show that this method can accurately reflect the trend of lightning change in thunderstorm weather, and achieve good results of thunderstorm nuclear identification and thunderstorm movement tracking.
【技术实现步骤摘要】
一种基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法
本专利技术属于雷电监测领域,涉及一种基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法。
技术介绍
随着电子技术和计算机技术的发展,雷暴闪电活动监测从传统的闪电定位观测发展到完整记录整个雷暴生命史期间闪电活动细节特征,在此基础上可以开发各种基于雷暴生命史演化的闪电资料产品。闪电活动作为雷暴对流活动强弱的指示因子,相比雷暴云降水粒子的气象雷达探测,在诊断强对流活动的时效性及其准确性方面的潜力越来越受到重视,并有望在一些气象多普勒雷达难以探测的区域开展雷暴对流活动的监测。数据挖掘技术和地理信息系统技术作为信息技术中的两个重要技术,在处理气象资料方面有着极其重要的地位和作用。数据挖掘(DataMining)指在数据库中,综合利用统计学方法、模式识别技术、人工智能方法、神经网络技术等理论,吸取新颖的、可信的、人们感兴趣的和最终可理解的知识,从而揭示出蕴含在数据中的规律、内在联系和发展趋势。地理信息系统技术可以将气象数据所具有的空间特征、属性特征及时间特征等特点较好地表现出来,是实现数据管理的有效手段。对雷暴核识别、预测方法有很多,但因为雷电具有随机性、局域性、分散性、突发性、瞬时性及三维性这些鲜明的特点,使得不同的雷电预测方法都有自己最适用的环境。运用数据挖掘中的聚类算法,结合GIS平台,针对雷电自身特点,对算法进行优化,可以做到快速、便捷、准确地计算,并且满足临近趋势预报中的相关要求,在雷电临近预报工作中具有实际的意义。基于传统的DBSCAN算法能在具有噪声的空间数据中发现任意形状的簇,可将密度足够大的相邻区域连接,能有效处理异常 ...
【技术保护点】
1.基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法,其特征在于,该方法具体步骤如下:步骤A,利用部署的雷电监测点探测并记录地闪数据,并对记录的地闪数据进行预处理,划分为各等时段的闪电数据集;步骤B,采用GPS时钟同步技术和闪电电场变化辐射脉冲到达各站点的时间差,通过到达时间差算法,求得闪电的空间定位坐标;步骤C,对步骤B中所求得的雷电定位数据,利用DBSCAN算法和KMEANS算法求得雷电定位数据的雷暴核质心坐标位置、闪电频次以及雷暴核之间的关联性。
【技术特征摘要】
1.基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法,其特征在于,该方法具体步骤如下:步骤A,利用部署的雷电监测点探测并记录地闪数据,并对记录的地闪数据进行预处理,划分为各等时段的闪电数据集;步骤B,采用GPS时钟同步技术和闪电电场变化辐射脉冲到达各站点的时间差,通过到达时间差算法,求得闪电的空间定位坐标;步骤C,对步骤B中所求得的雷电定位数据,利用DBSCAN算法和KMEANS算法求得雷电定位数据的雷暴核质心坐标位置、闪电频次以及雷暴核之间的关联性。2.根据权利要求1所述的基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法,其特征在于,所述的步骤A具体为:步骤A-1,闪电定位监测站点内设置甚低频闪电辐射接收机、计算机、GPS时钟模块,站点连续无间隔捕获闪电脉冲波形及其到达绝对时间,生成数据集;步骤A-2,将步骤A-1生成的数据集进行预处理,通过互联网数据传输,得到相应时段的数据集。3.根据权利要求1所述的基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法,其特征在于,所述的步骤B具体为:步骤B-1,至少建立四个闪电定位监测站点,对步骤A中得到的同一时段的数据取得其GPS时间;步骤B-2,充分利用显卡的GPU资源,根据到达时间差算法,快速求得闪电定位坐标,形成闪电定位数据集。4.根据权利要求1所述的基于混合聚类算法的雷暴核识别及追踪方法,其特征在于,...
【专利技术属性】
技术研发人员:张淑萍,华德梅,周松柏,
申请(专利权)人:合肥佳讯科技有限公司,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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