一种基于Unet-ConvLSTM2D模型的短临降水预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Unet‑ConvLSTM2D模型的短临降水预测方法，涉及短临降水预测领域，本方法在Unet模型的基础上引入了ConvLSTM‑2D层，结合了Unet优越的空间特征提取能力和ConvLSTM‑2D的时间序列建模优势，可以在有效处理时间序列的同时保留高分辨率的空间特征，实现对短临降水的准确预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及短临降水预测领域，具体涉及一种基于unet-convlstm2d模型的短临降水预测方法。

技术介绍

1、短临降水预测是指在接下来的0到2小时内，利用天气雷达和卫星数据预测即将发生的降水强度。这种预测对于农业、灾害管理、城市规划等多个领域具有重要意义。然而，由于大气和云系统的复杂性和非线性动态性，准确预测短临降水仍然是一个挑战。

2、为了改进短时预报，最初采用了数值天气预报(nwp)方法，这些方法基于流体动力学和热力学方程。然而，由于计算量大且无法迅速提供高精度的公里级预测，这些方法在短时预报中的效果较差。除了nwp方法，统计模型和随机模型也广泛应用于模拟雷达反射率场的时空演变。例如，马尔可夫过程、自回归模型和多重级联模型等方法试图捕捉不同空间和时间尺度上的降水变化。尽管这些方法能提供概率预报，但在精确建模非线性降水动力学，特别是在极端天气事件中，往往表现不佳。另外，光流外推方法在降水短时预报中也发挥了重要作用。它通过估计雷达回波图中对流云的运动，预测未来的变化。具体而言，该方法通过计算连续雷达数据的运动矢量场，并利用半拉格朗日平流本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于Unet-ConvLSTM2D模型的短临降水预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于Unet-ConvLSTM2D模型的短临降水预测方法，其特征在于，Unet-ConvLSTM2D模型包括依次连接的第一Unet编码块、第二Unet编码块、第三Unet编码块、第四Unet编码块、ConvLSTM-2D层、第四Unet解码块、第三Unet解码块、第二Unet解码块和第一Unet解码块；第一Unet编码块与第一Unet解码块跳跃连接；第二Unet编码块与第二Unet解码块跳跃连接；第三Unet编码块与第三Unet解码块跳跃连接；第四Unet编码...

【技术特征摘要】

1.一种基于unet-convlstm2d模型的短临降水预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于unet-convlstm2d模型的短临降水预测方法，其特征在于，unet-convlstm2d模型包括依次连接的第一unet编码块、第二unet编码块、第三unet编码块、第四unet编码块、convlstm-2d层、第四unet解码块、第三unet解码块、第二unet解码块和第一unet解码块；第一unet编码块与第一unet解码块跳跃连接；第二unet编码块与第二unet解码块跳跃连接；第三unet编码块与第三unet解码块跳跃连接；第四unet编码块与第四unet解码块跳跃连接；第一unet编码块的输入为unet-convlstm2d模型的输入；第一unet解码块的输出为unet-convlstm2d模型的输出；

3.根据权利要求2所述的基于unet-convlstm2d模型的短临降水预测方法，其特征在于，单个unet编码块包括依次连接的输入层、时间分布层、第一3×3卷积层、第一relu激活层、第一批量归一化层、第二3×3卷积层、第二relu激活层、第二批量归一化层和输出层；

4.根据权利要求2所述的基于unet-convlstm2d模型的短临降水预测方法，其特征在于，convlstm-2d层由两个结构相同的convlstm2d模块级联构成；每个convlstm2d模块通过卷积结合空间特征和lstm动态结合时间依赖性来处理输入数据，对应的表达式为：

5.根据权利要求2所述的基于unet-convlstm2d模型的短临降水预测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：法拉·纳兹，眭欣灿，佘磊，邵杰，申恒涛，
申请(专利权)人：四川省人工智能研究院宜宾，
类型：发明
国别省市：