一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及天气预警技术领域，提出一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法及系统，其中包括以下步骤：获取高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地点及相应的气象数据；根据高速路段中各个观测点的历史气象数据，计算各个观测点不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数，构建各个观测点相应的雨雪冰冻预测模型；获取高速路段区域各个观测点当前采集的气象数据并输入各个观测点相应的雨雪冰冻预测模型，雨雪冰冻预测模型输出雨雪冰冻天气预测结果。本发明专利技术对高速路段区域的气象数据进行精细化处理，考虑到不同观测点的海拔、地形不同导致的雨雪冰冻天气的相关系数不同，以高速路段中各个观测点进行划分构建雨雪冰冻预测模型，确保雨雪冰冻预测准确度。雨雪冰冻预测准确度。雨雪冰冻预测准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及天气预警
，更具体地，涉及一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法及系统。

技术介绍

[0002]目前由于高速公路沿线交通气象观测站点较少，难以获取高速公路任意里程桩号的实时气象观测数据，在高速公路雨雪冰冻天气预警时只能以几个气象观测站点的实况数据代表附近大范围的路段预警情况，无气象观测站点的路段无法得到准确的预警。
[0003][0004]现有一种高速公路结冰风险路段动态短临预警方法，通过基于从交通气象监测站点获取的多源交通气象历史资料，建立路面温度时间序列预测模型，滚动预测交通气象监测站点位置在未来短时间段内，路面温度随时间变化的预测值；再根据路段上其他位置与监测站点位置的路面温度差值计算，通过监测站点位置未来短时间段内的路面温度预测值，可推算出同一时刻监测站点之外其他位置的路面温度预测值；最后根据全路段路面温度预测值，判断其是否低于或等于0℃或冰点温度，是否低于或等于同一时刻露点温度，再结合当前观测的降水状态，判断预测时效内高速公路全路段各位置可能存在的路面结冰风险。然而该方法仅通过温度时间序列预测模型进行温度预测，缺乏对各种不同的气象要素的权重考虑，导致预测准确度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服在预测雨雪冰冻天气时缺乏对各种不同的气象要素的权重考虑，导致预测准确度较低的缺陷，提供一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法及系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法，包括以下步骤：
[0008]S1、获取高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地点及相应的气象数据；
[0009]S2、根据高速路段中各个观测点的历史气象数据，计算各个观测点不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数，构建各个观测点相应的雨雪冰冻预测模型；
[0010]S3、获取高速路段区域各个观测点当前采集的气象数据并输入各个观测点相应的所述雨雪冰冻预测模型，所述雨雪冰冻预测模型输出雨雪冰冻天气预测结果。
[0011]本技术方案对高速路段区域的气象数据进行精细化处理，考虑到不同观测点的海拔、地形不同导致的雨雪冰冻天气的相关系数不同，以高速路段中各个观测点进行划分构建雨雪冰冻预测模型，确保雨雪冰冻预测准确度。
[0012]进一步地，本专利技术还提出一种高速路段雨雪冰冻天气预警系统，应用上述技术方案提出的高速路段雨雪冰冻天气预警方法。
[0013]本专利技术提出的高速路段雨雪冰冻天气预警系统中包括数据采集模块和雨雪冰冻预测模块。其中，数据采集模块用于采集高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地点
及相应的气象数据，以及采集高速路段区域当前的气象数据。所述雨雪冰冻预测模块根据所述数据采集模块采集的高速路段中各个观测点的历史气象数据，通过计算各个观测点不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数构建得到；所述雨雪冰冻预测模块用于根据输入的气象数据生成雨雪冰冻天气预测结果。
[0014]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术通过对高速路段区域的气象数据进行精细化处理，考虑到不同观测点的海拔、地形不同导致的雨雪冰冻天气的相关系数不同，以高速路段中各个观测点进行划分构建雨雪冰冻预测模型，有效提高雨雪冰冻预测准确度。
附图说明
[0015]图1为实施例1的高速路段雨雪冰冻天气预警方法的流程图。
[0016]图2为实施例2的高速路段雨雪冰冻天气预警方法的流程图。
[0017]图3为实施例2的构建雨雪冰冻预测模型的流程图。
[0018]图4为实施例3的高速路段雨雪冰冻天气预警系统的架构图。
具体实施方式
[0019]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0020]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0021]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0023]实施例1
[0024]本实施例提出一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法，如图1所示，为本实施例的高速路段雨雪冰冻天气预警方法的流程图。
[0025]本实施例提出的高速路段雨雪冰冻天气预警方法中，包括以下步骤：
[0026]S1、获取高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地点及相应的气象数据。
[0027]S2、根据高速路段中各个观测点的历史气象数据，计算各个观测点不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数，构建各个观测点相应的雨雪冰冻预测模型。
[0028]S3、获取高速路段区域各个观测点当前采集的气象数据并输入各个观测点相应的所述雨雪冰冻预测模型，所述雨雪冰冻预测模型输出雨雪冰冻天气预测结果。
[0029]本实施例中，所获取的气象数据包括带有高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地理位置和海拔高度标签的日平均气温、最低气温，以及区域探空站观测数据。其中，所述区域探空站观测数据包括气压、风向、风力、相对湿度和大气各层温度。
[0030]在一具体实施过程中，首先收集高速路段区域的历史资料，筛选高速路段区域出现雨雪冰冻天气过程的时间和地点(地理位置、海拔高度)。根据筛选出的时间收集高速路段区域和周边地区国家气象观测站和区域气象观测站记录的日平均气温、最低气温和降水量数据，以及周边地区的区域探空站观测数据。
[0031]进一步地，对出现冰冻雨雪天气的过程进行合成分析，得到雨雪冰冻天气日平均
气温、最低气温、气压、风向、风力、相对湿度、大气各层温度、降水量等气象要素特征。根据高速路段中各个观测点的历史气象数据，计算各个观测点不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数，构建雨雪冰冻预测模型。
[0032]在本实施例中，计算不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数，并利用经验正交函数(EOF)分析法，对不同气象要素场和雨雪冰冻天气进行分析，并分析上游气象要素对高速路段区域雨雪冰冻天气的指示性。通过显著性检验筛选出与雨雪冰冻天气相关性强的气象要素，根据不同气象要素对雨雪冰冻天气的贡献，建立雨雪冰冻预测模型。
[0033]在具体应用过程中，将获取高速路段区域各个观测点当前采集的气象数据并输入相应的所述雨雪冰冻预测模型，所述雨雪冰冻预测模型输出相应观测点的雨雪冰冻天气预测结果，实现高速路段雨雪冰冻天气预警。
[0034]本实施例中，通过对高速路段区域的气象数据进行精细化处理，考虑到不同观测点的海拔、地形不同导致的雨雪冰冻天气的相关系数不同，以高速路段中各个观测点进行划分构建雨雪冰冻预测模型，确保雨雪冰冻预测准确度。
[0035]实施例2
[0036]本实施例提出一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法，如图2所示，为本实施例的高速路段雨雪冰冻天气预警方法的流程图。
[0037]本实施例提出的高速路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速路段雨雪冰冻天气预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地点及相应的气象数据；S2、根据高速路段中各个观测点的历史气象数据，计算各个观测点不同气象要素与雨雪冰冻天气的相关系数，构建各个观测点相应的雨雪冰冻预测模型；S3、获取高速路段区域各个观测点当前采集的气象数据并输入各个观测点相应的所述雨雪冰冻预测模型，所述雨雪冰冻预测模型输出雨雪冰冻天气预测结果。2.根据权利要求1所述的高速路段雨雪冰冻天气预警方法，其特征在于，所述S1步骤中，获取的气象数据包括带有高速路段区域历史出现雨雪冰冻天气的时间、地理位置和海拔高度标签的日平均气温、最低气温，以及区域探空站观测数据；所述区域探空站观测数据包括气压、风向、风力、相对湿度和大气各层温度。3.根据权利要求1所述的高速路段雨雪冰冻天气预警方法，其特征在于，所述S2步骤中，构建雨雪冰冻预测模型的步骤包括：对于高速路段区域的k个观测点，基于经验正交函数分析法对各个观测点的n种气象数据与雨雪冰冻天气结果进行分析，并通过逐步回归算法和显著性检验筛选出与雨雪冰冻天气结果的相关性为显著的气象数据相应的气象要素；计算相应观测点中相关性为显著的气象要素与雨雪冰冻天气结果的相关系数，构建相应观测点的雨雪冰冻预测模型；其中，第j个观测点的雨雪冰冻预测模型的表达式如下：y
′
j
＝b0+b1x
′1+b2x
′2+...+b
l
x
′
l
其中，b0表示回归方程的常数项，b
l
表示第l个相关性为显著的气象要素x
′
l
与雨雪冰冻天气结果的相关系数，且l≤n，j＝1,2,...,k。4.根据权利要求3所述的高速路段雨雪冰冻天气预警方法，其特征在于，通过显著性检验筛选出与雨雪冰冻天气结果的相关性为显著的气象数据相应的气象要素并计算其相关系数的步骤包括：步骤A、对于第j个观测点，有n种气象数据相应的气象要素x
j1
,x
j2
,...,x
jn
，以及相应的n种的雨雪冰冻天气结果y
j
；以n种气象数据相应的气象要素作为回归自变量，以相应的n种雨雪冰冻天气结果y
j
作为因变量，构建(n+1)
×
(n+1)阶规范化的系数相关矩阵R
j
，其表达式如下：如下：如下：
式中，r
ab
表示第j个观测点中气象要素因子a与雨雪冰冻天气结果y中第b种结果之间的标准化变量，其中a＝1,2,...,n，b＝1,2,...,n；r
a(n+1)
表示气象要素因子a与雨雪冰冻天气结果y中第b种结果的回归系数；r
(n+1)b
表示气象要素因子n与雨雪冰冻天气结果y中第b种结果的回归系数；x
ta
表示气象要素因子a第t个数据；表示所有观测点中对于气象要素因子a的变量均值；表示所有观测点中对于雨雪冰冻结果b的因变量均值；步骤B、根据各标准化变量计算偏回归平方和V
i
，其表达式如下：步骤C、根据各标准化变量计算偏回归平方和V
i
进行判断：若V
i
小于0，则将对应的第i个气象要素因子x
i
加入选入回归方程因子集合；否则，将对应的第i个气象要素因子x
i
加入待选入因子集合；步骤D、从所述选入回归方程因子集合中，选择绝对值最小的V
i
对应的气象要素因子x
i
进行显著性检验；当满足以下条件时：则从所述选入回归方程因子集合中剔除相应的气象要素因子x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱汉辉，李丽，李国毅，汪海恒，张曙，黄观荣，陈晓旸，
申请(专利权)人：广东省韶关市气象局，
类型：发明
国别省市：