基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法，首次提出使用雨量色斑数据进行雨量相似性分析，解决了传统雨量数值数据保密性问题，同时利用雨量色斑数据中的颜色与空间信息做为检索特征，有效地将降雨量与降雨空间信息结合起来。并根据历史雨量的降雨趋势来辅助判断当前雨量走势，为防汛监测提供数据支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法


[0001]本专利技术涉及雨量分析领域，尤其是涉及基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法。

技术介绍

[0002]雨量的走势直接影响着汛情的发展。王国安在黄河水利出版社2022年出版的《水文定理、定律和假说初探》中曾提出，对特定流域内的两场暴雨洪水而言，若其洪水过程在时空方面高度相似，则暴雨和天气过程也相似。因而针对特定流域内，根据当前雨量情况，从历史雨量中寻找与之最相似的降雨场次，并根据历史降雨场次中雨量的走势来推断当前降雨量的走势，可以有效地推演出当前汛情的演变规律，进而提升相关人员对防汛的指挥决策能力。
[0003]然而，目前雨量相似性分析方法大多用一些相似性分析模型对水文站、雨量站、日雨量、降雨摘要等数值型数据进行分析，在一定程度上可以有效地计算出不同降雨场次之间的相似性，然而这些基于数值型的雨量数据特征指标仅能代表水文站、雨量站所在地的降雨量，并不能有效地表达降雨量的空间地理位置信息，因此存在很大局限性。而且雨量相似性分析所用到的数值数据对于水利防汛人员来说具有保密性，获取不易，进一步限制了水利防汛领域进行精确的雨量相似性走势分析的能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法，用于解决当前雨量相似性分析无法指示降雨量空间地理位置信息，以及雨量数值数据保密，不易获取的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述的基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法，包括以下步骤：S1，待分析地区雨量色斑图合成；将分辨率为640
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480的屏幕划分为XY方向交叉的307200个格点，将待分析地区实测雨量站的地理位置换算成格点坐标，并根据实测雨量站的雨量数据，使用16种不同颜色为各个格点赋予雨量值，形成雨量色斑图；该雨量色斑图既包含待分析地区的地理位置信息，同时使用颜色对各地理位置处的降雨量进行了标记。
[0006]S2，对所述雨量色斑图进行色块分割；设置棕色、草色、绿色、蓝色、粉色、红色的像素区间及权重，采用阈值法对雨量色斑图进行色块分割，并得到每个色块的二值掩膜特征图；分割后的色块即包含了其所覆盖的地理位置，也包含了其所覆盖的地理位置处的降雨量。而二值掩膜特征图则是将色块的颜色信息抹去，仅保留该色块所覆盖的地理位置信息。
[0007]S3，采用掩膜法，依次根据所述色块的二值掩膜特征图，将历史雨量色斑图分割为若干与色块一一对应的历史雨量图块；通过二值掩膜特征图中的地理位置信息对历史雨量色斑图进行分割，获得与色块
所覆盖的地理位置信息完全对应的历史雨量图块，该历史雨量图块上的颜色则代表了在此历史雨量色斑图中，与当前待分析地区雨量色斑图中色块对应地区的历史降雨量情况。
[0008]S4，提取并单独保存所述历史雨量图块的颜色特征；S5，计算雨量相似性；S5.1，使用相似性计算方法计算各历史雨量图块的颜色特征与其对应色块的颜色特征的相似度；S5.2，根据与历史雨量图块对应色块的权重为所述相似度赋予权重，权重与相似度的乘积为历史雨量图块的权重相似度；S5.3，将历史雨量色斑图分割的若干历史雨量图块的权重相似度相加，得到历史雨量色斑图的最终相似度；S5.4，选取最终相似度最大的历史雨量色斑图作为雨量色斑图的参考；进一步地，S1步中所述屏幕X方向划分为0至639个点，Y方向划分为0至479个点。
[0009]进一步地，S1步中所述赋予雨量值采用克里金或反距离权重法。
[0010]进一步地，S2步中所述二值掩膜特征图仅包括色块的地理位置信息。
[0011]进一步地，S4步中所述颜色特征为颜色直方图以及颜色矩。
[0012]进一步地，S5步中所述相似性计算方法为欧氏距离。
[0013]进一步地，还用于计算降雨场次相似性，具体为：按小时或按天合成待分析地区的雨量色斑图；依次按相同时间区间，计算所述历史雨量色斑图中所述历史雨量图块与所述待分析地区的雨量色斑图中所述色块的所述相似度，并按照所述时间区间的次序赋予相似度所述权重，加权计算降雨场次的相似性。
[0014]本专利技术的优点在于首次提出使用雨量色斑数据进行雨量相似性分析，解决了传统雨量数值数据保密性问题，同时利用雨量色斑数据中的颜色与空间信息做为检索特征，有效地将降雨量与降雨空间信息结合起来。并根据历史雨量的降雨趋势来辅助判断当前雨量走势，为防汛监测提供数据支撑。
附图说明
[0015]图1是本专利技术所述方法流程图。
[0016]图2是本专利技术所述方法实施例2中的待分析的雨量色斑图。
[0017]图3是本专利技术所述方法实施例2中对待分析的雨量色斑图进行色块分割的示意。
[0018]图4是图3的二值掩膜特征图。
[0019]图5是本专利技术实施例2中对历史雨量色斑图分割结果示意。
[0020]图6是本专利技术实施例2中待分析的雨量色斑图色块与历史雨量图块的对应示意图。
具体实施方式
[0021]下面将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的一部分实施例，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。
[0022]实施例1：对本专利技术所诉基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法进行详细描述，其
流程如图1所示，具体包括以下步骤：S1，待分析地区当前雨量色斑图合成；将分辨率为640
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480的屏幕划分为XY方向交叉的307200个格点，其中X方向划分为0至639个点，Y方向划分为0至479个点，共计交叉点为307200个格点。将各雨量测站的地理位置换算成格点坐标，点绘到屏幕上，形成雨量控制点；再使用16种不同颜色插补其他各格点的降雨量，形成雨量色斑图；其中各格点的降雨量是根据实测雨量站的雨量数据，采用克里金或反距离权重法确定。降雨量分为10mm、25 mm、50 mm、100 mm、150 mm、200 mm、250 mm、300mm等16档，每一档对应一种颜色。此时形成的雨量色斑图既包含待分析地区的地理位置信息，也使用颜色对各地理位置处的降雨量进行了标记。
[0023]S2，对待分析地区当前雨量色斑图进行色块分割；设置棕色、草色、绿色、蓝色、粉色、红色的像素区间及权重，如粉色权重为5，蓝色权重为4，绿色权重为3，草色权重为2，棕色权重为1等等。事实上，在实际应用中，通常采用气象预报中通用的颜色表示降雨量的大小，主雨区降雨量最大，代表主雨区降雨量的颜色权重也最大，随着降雨量的减少，权重也逐渐降低。
[0024]之后，采用阈值法对雨量色斑图进行棕色、草色、绿色、蓝色、粉色、红色的色块分割，每个色块仅包含一种颜色，不同色块代表不同降雨量；然后再得到每个色块的二值掩膜特征图；由于在S1步中合成的待分析地区当前雨量色斑图包含待分析地区的地理位置信息，同时使用颜色对各地理位置处的降雨量进行了标记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于雨量色斑图的雨量相似性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，待分析地区雨量色斑图合成；将分辨率为640
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480的屏幕划分为XY方向交叉的307200个格点，将待分析地区实测雨量站的地理位置换算成格点坐标，并根据实测雨量站的雨量数据，使用16种不同颜色为各个格点赋予雨量值，形成雨量色斑图；S2，对所述雨量色斑图进行色块分割；设置棕色、草色、绿色、蓝色、粉色、红色的像素区间及权重，采用阈值法对雨量色斑图进行色块分割，并得到每个色块的二值掩膜特征图；S3，采用掩膜法，依次根据所述色块的二值掩膜特征图，将历史雨量色斑图分割为若干与色块一一对应的历史雨量图块；S4，提取并单独保存所述历史雨量图块的颜色特征；S5，计算雨量相似性；S5.1，使用相似性计算方法计算各历史雨量图块的颜色特征与其对应色块的颜色特征的相似度；S5.2，根据与历史雨量图块对应色块的权重为所述相似度赋予权重，权重与相似度的乘积为历史雨量图块的权重相似度；S5.3，将历史雨量色斑图分割的若干历史雨量图块的权重相似度相加，得到历史雨量色斑图的最终相似度；S5.4，选取最终相似度最大的历史雨量色斑...

【专利技术属性】
技术研发人员：安新代，吴迪，谢向文，宋克峰，马若龙，姜文龙，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：