一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法技术

本发明专利技术公开一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，选定覆盖区域，对覆盖区域进行网格离散化；记录覆盖区域内通信基站的测量报告，提取降雨信息敏感特征；记录覆盖区域内雨量计的累计降雨量；根据累计降雨量划分晴雨期标签和降雨强度等级标签；构建分域晴雨区分模型和降雨强度等级识别模型；基于分域晴雨区分模型和降雨强度等级识别模型，得到覆盖区域内所有网格的降雨强度，实现区域降雨场重构。实现了对区域范围内降雨空间分布信息的有效监测；同时，基于全球密集分布的蜂窝移动通信网业务运行报告，成本低廉、空间分辨率高、全球广泛覆盖，具有极高的实际应用价值。具有极高的实际应用价值。具有极高的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法


[0001]本专利技术涉及大气信息探测
，特别涉及一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法。

技术介绍

[0002]降雨是水循环的重要组成部分，也是天气预报和气候评估等研究领域最活跃的要素之一。降雨空间分布的准确监测对于自然灾害预警、地质评估、水资源合理配置等均具有重要意义。20世纪已建成大约由31000个站点雨量计构成的全球历史气候学网格数据集，但是其覆盖范围有限，无法实现全球范围内精细的降雨空间分布监测。业务运行天气雷达可以每6分钟完成一次覆盖上百千米范围的体扫，但是受雨滴谱差异和地物杂波等因素影响，局地降雨量评估精度不高。利用星载红外或微波遥感可以在全球范围内获取空间分布更均匀、时间跨度更完整的降雨信息，但是由于云等自然因素影响，很难有效获取近地面真实降雨状况。
[0003]随着通信技术的发展，蜂窝移动通信网已在全球范围内广泛布设。移动终端与基站之间主要通过1～6GHz非视距电磁传播实现通信过程。在此范围之内，降雨的视距衰减效应很弱，很难直接提取出降雨敏感信息。但是在非视距传播过程中，电磁波还会受沾湿建筑表面、积水地面上的反射、衍射作用，进而引起通信参数的变化。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中所存在的降雨信息提取准确性低的问题，本专利技术提供一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，通过记录覆盖区域内通信基站的测量报告，提取降雨信息敏感特征；根据覆盖区域内雨量计观测结果，划分晴雨期标签以及降雨强度等级标签；结合二分类算法构建分域晴雨区分模型，实现单网格范围的降雨事件识别；结合多分类算法构建降雨强度等级识别模型，实现单网格范围的降雨强度等级识别；基于概率原则完成降雨强度等级映射，并根据空间插值算法实现区域降雨场重构。该方法基于蜂窝移动通信网测量报告统计结果，能够实现覆盖区域范围内降雨空间分布的有效监测，可广泛应用于地面气象水文信息遥感领域。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，包括：
[0006]S1，选定覆盖区域，并对所述覆盖区域进行网格离散化；
[0007]S2，记录所述覆盖区域内通信基站的测量报告，提取降雨信息敏感特征；
[0008]S3，记录所述覆盖区域内雨量计的累计降雨量；
[0009]S4，根据所述累计降雨量划分晴雨期标签和降雨强度等级标签；
[0010]S5，基于所述降雨信息敏感特征和所述晴雨期标签，构建分域晴雨区分模型；基于所述降雨信息敏感特征和所述降雨强度等级标签，构建降雨强度等级识别模型；
[0011]S6，基于所述分域晴雨区分模型和所述降雨强度等级识别模型，得到所述覆盖区
域内所有网格的降雨强度，实现区域降雨场重构。
[0012]可选的，所述覆盖区域选定为布设有蜂窝移动通信网络和雨量计共同工作的区域。
[0013]可选的，所述分域晴雨区分模型的构建过程包括：
[0014]基于所述降雨信息敏感特征和所述晴雨期标签建立M个晴雨数据集，采用二分类算法，构建所述分域晴雨区分模型。
[0015]可选的，所述降雨强度等级识别模型的构建过程包括：
[0016]基于所述降雨信息敏感特征和所述降雨强度等级标签建立降雨强度等级数据集，采用多分类袋装树算法，构建所述降雨强度等级识别模型。
[0017]可选的，基于概率原则将所述降雨强度等级数据集中的降雨强度等级，映射得到所述通信基站所在网格的降雨强度；
[0018]采用空间插值算法确定所述覆盖区域内所有网格的降雨强度，实现区域降雨场重构。
[0019]可选的，所述空间插值算法包括但不限于反距离加权。
[0020]可选的，所述降雨信息敏感特征包括但不限于参考信号接收功率。
[0021]可选的，所述二分类算法包括但不限于袋装树算法。
[0022]本专利技术具有如下技术效果：
[0023]在蜂窝移动通信网测量报告统计结果和雨量计同步观测结果基础上，分别建立分域晴雨区分模型和降雨强度等级识别模型，并且通过降雨强度映射以及空间插值算法实现了对区域范围内降雨空间分布信息的有效监测；同时，该方法基于全球密集分布的蜂窝移动通信网业务运行报告，具有成本低廉、空间分辨率高、全球广泛覆盖等优点，具有极高的实际应用价值。该方法可以作为降雨空间分布监测新方法应用到实际业务当中。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法的工作流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法的网格离散化、通信基站和雨量计分布示意图；
[0027]图3为本专利技术实例区域降雨场重构的结果示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例
[0030]如图1所示，本专利技术公开一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，具体包括：
[0031]S1，选定覆盖区域，并对所述覆盖区域进行网格离散化；
[0032]本实施例中，网格离散化、通信基站和雨量计分布如图2所示，选定布设有蜂窝移动通信网络和雨量计共同工作的覆盖区域，并对该区域进行网格离散化，网格大小为1km
×
1km。
[0033]S2，记录所述覆盖区域内通信基站的测量报告，提取降雨信息敏感特征；
[0034]记录所述覆盖区域蜂窝移动通信网络周期t(min)内N个通信基站的测量报告，从中提取出降雨信息敏感特征，具体的，在本实施例中，记录所述覆盖区域蜂窝移动通信网络每60min内53132个通信基站的测量报告，从中提取出50个RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)参量，所述降雨信息敏感特征包括但不限于RSRP参量。
[0035]S3，记录所述覆盖区域内雨量计的累计降雨量；
[0036]记录覆盖区域周期t(min)内M个雨量计测量的累计降雨量，具体的，在本实施例中，记录覆盖区域每60min内277个雨量计测量的累计降雨量。
[0037]S4，根据所述累计降雨量划分晴雨期标签和降雨强度等级标签；
[0038]所述晴雨期标签和所述降雨强度等级标签的划分依据为：
[0039][0040][0041]其中，Acc表示覆盖区域内2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，其特征在于，包括：S1，选定覆盖区域，并对所述覆盖区域进行网格离散化；S2，记录所述覆盖区域内通信基站的测量报告，提取降雨信息敏感特征；S3，记录所述覆盖区域内雨量计的累计降雨量；S4，根据所述累计降雨量划分晴雨期标签和降雨强度等级标签；S5，基于所述降雨信息敏感特征和所述晴雨期标签，构建分域晴雨区分模型；基于所述降雨信息敏感特征和所述降雨强度等级标签，构建降雨强度等级识别模型；S6，基于所述分域晴雨区分模型和所述降雨强度等级识别模型，得到所述覆盖区域内所有网格的降雨强度，实现区域降雨场重构。2.根据权利要求1所述的基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，其特征在于，所述覆盖区域选定为布设有蜂窝移动通信网络和雨量计共同工作的区域。3.根据权利要求1所述的基于蜂窝移动通信网的区域降雨场重构方法，其特征在于，所述分域晴雨区分模型的构建过程包括：基于所述降雨信息敏感特征和所述晴雨期标签建立M个晴雨数据集，采用二分类算法，构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘西川，蒲康，姬文明，李书磊，曾庆伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：