[发明专利]一种近地表气温估算方法、系统、存储介质及设备

权利要求书

1.一种近地表气温估算方法、系统、存储介质及设备，其特征在于，所述近地表气温估算方法包括：

通过获取与近地表空气温度相关4个的必选卫星数据反演参数和地面气象站点获取的7个备选参数，并对数据进行预处理；

采用快速傅里叶变换将各类观测要素的时间序列信息进行快速转换，提取气象站点气温与其他不同气象要素间的公共周期；

构建长短期记忆神经网络LSTM，并将得到的公共周期与估算时间作为数据组对长短期记忆网络进行训练和测试；

确定估算模型精度评价指标，构建基于FFT-LSTM神经网络的气温估算模型，将卫星数据反演参数和气象站点的各要素作为输入因子，将公共周期作为输入时间长度，估算近地表气温，并对模型进行精度评价。

2.如权利要求1所述的近地表气温估算方法，其特征在于，所述对数据进行预处理，包括：首先对数据进行清洗，去掉异常值，修补缺失值，然后通过人工筛选和相关性分析对参数进行筛选，最后进行归一化处理；

相关系数是研究变量之间线性相关程度的量：

其中，X表示气温，Y表示其他各类气象因子，Cov(X,Y)为X与Y的协方差，Var[X]为X的方差，Var[Y]为Y的方差。

3.如权利要求1所述的近地表气温估算方法，其特征在于，所述快速傅里叶变化FFT是离散傅里叶变换DFT的快速算法，所述傅里叶变换表达为：

其中，ω代表频率，t代表时间，e^-iwt为复变函数；

所述傅里叶变换所计算出来的是信号x(t)的连续频谱；实际采取的是各站点的日平均气温，并不是连续的采样值，是离散的采样值，选用离散傅里叶变换来计算气温与其他各气象要素的频谱；在一定的离散信号中，DFT的定义为：

在DFT中，假设要计算N个X(k)值，需要计算大约N²次复数乘法和N(N-1)次复数加法；每次复数乘法包括4次实数乘法和2次实数加法，每次复数加法又包括2次实数加法；因此计算一个DFT需要4N²次实数乘法和(2N²+2N·(N-1))次实数加法；当N很大的时候，这是一个非常大的计算量；而FFT算法主要是利用了e^-i2πkn/N具有对称性和周期性的特点，其中虚数单位

4.如权利要求1所述的近地表气温估算方法，其特征在于，所述提取近地表气温与其他不同气象要素间的公共周期，包括：利用快速傅里叶变化FFT方法，把各类观测要素的时间序列信息进行快速处理，将时域信号转换到频域信号；对各类气象要素进行归一化的线性处理，将结果映射在[0,1]之间；采样频率为f_z对全年天平均数据进行采样，频谱可见范围为0-f_zHZ，获得各类气象要素的处理结果；

根据以下公式得到各地区各类气象要素的共同周期为365天，包括：

其中，采样频率为365。