一种逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法技术

本发明专利技术公开了一种逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，包括以下步骤：给定站点控制范围l；根据微波网络中第i条微波链路的长度L

【技术实现步骤摘要】
一种逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法


[0001]本专利技术涉及逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，属于气象数据处理领域。

技术介绍

[0002]利用地面微波通信网络进行区域化降雨监测是近年来一种新兴的技术。与传统技术相比，该技术具有节约建设成本，覆盖面积广，精细化程度高等多方面的优势。然而，微波链路监测所得的降雨是线聚合的形式，即穿过链路的降雨强度的非线性加权平均，这样就掩盖了真实的点位监测信息，使得收集到的数据没用实用价值；另一方面，现有的模型的输入多是点位数据，线聚合形式进行建模假设时没有任何物理意义，因此理论上也不能直接应用到模型中来。如何有效的从线聚合降雨数据中提取有效信息，将其转换成点位数据，是目前阻碍微波网络测雨技术的关键问题，也是发挥微波通信网络监测优势的决定性问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，解决了线聚合降雨数据信息提取及微波监测网络中点位降雨获取难题。
[0004]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，包括以下步骤：
[0005]S1，给定站点控制范围l；
[0006]S2，根据微波网络中第x条微波链路的长度L
x
对第x条链路进行分级，具体分级方式为：
[0007][0008]其中，[*]是四舍五入函数。
[0009]S3，根据分级结果对链路进行离散化，依据该链路等级对该链路进行等分，取等分后的各分段链路中心点作为虚拟雨量站点；
[0010]S4，初始站点位置、估值确定：取所有链路中的最低级链路中心点作为初始站点位置，该级各链路线聚合数据为确定的站点估值，若最低级为1，则初始站点的值即为该级站点最终估值，若最低级大于1，则初始虚拟站点仅具有提供初始值的作用，将在确认该级链路虚拟站点初步估值后被舍弃，不参与其他等级链路的计算；
[0011]S5，未估值最低级虚拟站点初步估值，利用所有已确定估值的站点对当前未估值的最低级链路虚拟站点进行空间插值及修正来确定其初步估值；
[0012]S6，对具有初步估值的站点进行迭代优化：对S5中获取初步估值的链路进行迭代优化；
[0013]S7，进入下一等级链路计算，重复S5、S6直至所有等级链路计算完成。
[0014]作为优选，所述步骤S5具体为：设当前未估值的最低级链路为m级，m>1，利用已得到的初始站点位置以及估值得到m级第i条链路的m个虚拟站点的IDW(反距离加权法)结果为向量θ
mi
(θ
mi1
,
…
,θ
mim
)，其中，向量中各元素第一个坐标m代表第m级，第二个下标i代表m等级中的第i条链路，第三个下标代表该链路上第1至m个虚拟站点，若该等级链路用于确认S4中初始站点，则初始站点在进行IDW得到θ
mi
(θ
mi1
,θ
mi2
,
…
,θ
mim
)后被舍弃，利用
[0015][0016]对该级每条链路结果进行修正，其中，为m级第i条链路的m个虚拟站点的修正后初步估值向量；R
mi
为m级第i条链路的线聚合降雨强度；b
mi
是该链路ITU雨衰公式参数，可查表得，若该级链路仅有1条链路，则此步修正后的初步估计值即为该级链路最终结果，直接进行S7；
[0017]作为优选，所述步骤S6具体为：对于第m等级第i条链路，在第t次迭代过程中，利用除第i条链路的其他站点结果，包含同等级除第i条链路的其它站点结果以及其它等级已确定的站点结果，得到第i条链路m个站点的IDW结果后，再利用链路线聚合数据对结果进行修正，与S5中的θ
mi
(θ
mi1
,
…
,θ
min
)区别在于θ
mi
(θ
mi1
,
…
,θ
mim
)仅由初始虚拟站点或所有低等级已确认估值的站点求得，是由所有低等级已确认估值的站点及本级除第i条链路外的其他链路的站点前次估值求得，当t为1时，前次估值为S5中确认的修正后初步估计值具体修正方法为：
[0018][0019]其中，为m等级第i条链路的m个虚拟站点第t次迭代的降雨估计量向量，进行t+1次迭代时，将第t次迭代结果更新该级链路的估值形成t+1次迭代时IDW新的输入；目标函数设置为小于给定的阈值，其中n
m
为m级链路的数目。
[0020]有益效果：本专利技术的逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，具有以下优点：
[0021](1)本专利技术提出的分级并逐级优化的概念，能够有效避免所有链路陷入局部最优解的问题；
[0022](2)本专利技术逐级优化能够有效降低长链路线聚合数据中的大误差对转化过程带来的影响，在保证算法的收敛速度的同时提高了转换结果的精度；
[0023](3)本专利技术通过结合地理学第一定律，有效解决了微波链路网络降雨空间重建时的稀疏问题，大大降低了对链路数目的要求，提高了计算的效率；
[0024](4)提供了一种线聚合降雨数据转化成点数据的方法，提高了微波网络监测技术的实用性。
附图说明
[0025]图1为链路分级及虚拟站点划分示意图；
[0026]图2为本专利技术流程图；
[0027]图3为某一等级链路迭代优化流程图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0029]本专利技术提供了一种逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，包括以下过程：
[0030]S1，给定站点控制范围l；
[0031]S2，根据微波网络中第x条微波链路的长度L
x
对第x条链路进行分级，具体分级方式为：
[0032][0033]其中，[*]是四舍五入函数。
[0034]S3，根据分级结果对链路进行离散化，依据该链路等级对该链路进行等分，取等分后的各分段链路中心点作为虚拟雨量站点，并且处理链路时从最低等级链路到高等级链路处理，在实际处理过程中，离散化之后，将各个链路由低等级到高等级存储，并且编号，处理时从低等级到高等级处理；
[0035]S4，初始站点位置、估值确定。取所有链路中的最低级链路中心点作为初始站点位置，该级各链路线聚合数据为确定的站点估值，若最低级为1，则初始站点的值即为该级站点最终估值，若最低级大于1，则初始虚拟站点仅具有提供初始值的作用，将在确认该级链路虚拟站点初步估值后被舍弃，不参与其他等级链路的计算；
[0036]S5，未估值最低级虚拟站点初步估值。利用所有已确定估值的站点对当前未估值的最低级链路虚拟站点进行空间插值及修正来确定其初步估值，空间插值方法可选用反距离权重法(IDW)，设当前未估值的最低级链路为m级(m&am本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，给定站点控制范围l和阈值；S2，根据微波网络中第x条微波链路的长度L
x
对第x条链路进行分级，具体分级方式为：其中，[*]是四舍五入函数；S3，根据分级结果对链路进行离散化，依据该链路等级对该链路进行等分，取等分后的各分段链路中心点作为虚拟雨量站点；S4，初始站点位置、估值确定：取所有链路中的最低级链路中心点作为初始站点位置，该级各链路线聚合数据为确定的站点估值；S5，未估值最低级虚拟站点初步估值，利用所有已确定估值的站点对当前未估值的最低级链路虚拟站点进行空间插值及修正来确定其初步估值；S6，对具有初步估值的站点进行迭代优化：对S5中获取初步估值的链路进行迭代优化，优化结束后，进入S7；S7，进入下一等级链路计算，重复S5、S6直至所有等级链路计算完成。2.根据权利要求1所述的逐级式线聚合降雨数据尺度转换方法，其特征在于：所述步骤S5具体为：设当前未估值的最低级链路为m级，m>1，利用已得到的初始站点位置以及估值得到m级第i条链路的m个虚拟站点的IDW结果为向量θ
mi
(θ
mi1
,
…
,θ
mim
)，其中，向量中各元素第一个坐标m代表第m级，第二个下标i代表m等级中的第i条链路，第三个下标代表该链路上第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑鑫，杨涛，陈志远，洪岱，师鹏飞，秦友伟，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：