[发明专利]最大风半径和台风眼尺寸建模的相关向量机方法

权利要求书

1.最大风半径和台风眼尺寸建模的相关向量机方法，包括基于相关向量机建立有眼台风最大风半径和台风眼尺寸间的关系模型，其特征在于，具体步骤如下：

1）获取有眼台风云图，直接从图像上获得最冷云顶点和眼壁最暖点，并根据地理纬度与图像坐标的对应关系，计算上述两点间的实际距离，作为最大风半径；

由两点的经纬度计算实际距离的基本原理如下：设A、B两点的纬度分别为A和B，经度分别为L_A和L_B，要求的是A、B两点间的大圆弧长；令A、B的中点的纬度为C，经度为L_C，A、B两点间的地心夹角为θ，则根据球面三角关系，可列出如下方程：

cos(θ)＝sin(A)sin(B)+cos(A)cos(B)cos(L_A-L_B)         （1）

cos(θ/2)＝sin(A)sin(C)+cos(A)cos(C)cos(L_A-L_C)       （2）

cos(θ/2)＝sin(B)sin(C)+cos(B)cos(C)cos(L_B-L_C)       （3）

由于C、L_C、θ为未知量，所以式（2），（3）为非线性方程，于是求解中点的问题转化为如何求解这个非线性方程组的问题，

于是，大圆一度的弧长乘以地心夹角θ即可得到大圆距离D：

D＝(2πR_z/360°)·θ＝111·θ                        （4）

式中R_z为地球半径，在方程（1）、（2）、（3）和式（4）的计算中，北纬和东经取正值，南纬和西经取负值；

2）基于偏微分方程法对台风云图进行台风眼分割，提取台风眼，然后根据地理纬度与图像坐标的对应关系计算出眼壁上相邻两点的实际距离，最终将所有相邻点的距离加起来，即得到实际的眼壁周长；

3）利用RVM建立有眼台风的最大风半径及眼壁周长的内核风场模型，并通过对比误差散点图和柱状图与其他建模方法作比较。

2.如权利要求1所述的最大风半径和台风眼尺寸建模的相关向量机方法，其特征在于，所述建立模型的步骤1）中获取最大风半径的方法，其步骤包括：

1）地理经纬度与图像坐标的对应关系

由于实地测试风速的仪器一般用地理经纬度来表示所测试地点的坐标，因此在比较最后计算结果和实际风速的偏差时就必然涉及到地理经纬度与图像坐标之间的转换问题，通过建立经纬度与图像坐标的关系，这样，只要知道图像上任意点的坐标，即可知该点的经纬度，反过来，由于经纬度表和图像坐标是双向对应的，于是对于给定的纬度和经度，也能相应地查到图像坐标；

2）最大风半径（RMW）的获取

在红外图像中，由于低灰度代表的是高温，而高灰度代表的是低温，因此最冷云顶点和眼壁最暖点可通过图像直接获得，并根据经度表和纬度表得出对应的经纬度，得到相邻两点之间的实际距离，即为最大风半径。

3.如权利要求1所述的最大风半径和台风眼尺寸建模的相关向量机方法，其特征在于，所述建立模型的步骤2）中台风眼壁周长的计算方法，其内容包括：

先采用台风眼的周长来度量台风眼的大小，先利用非线性灰度变换法增强红外台风云图，以便突出台风眼区利于后续进行台风眼分割，接着使用偏微分方程法提取台风眼，即得到眼壁各点的坐标，提取台风眼，然后根据地地理纬度与图像坐标的对应关系计算出眼壁上相邻两点的实际距离，最终将所有相邻点的距离加起来，即得到实际台风眼壁的周长。