[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

摘要

本发明最大风半径和台风眼尺寸建模的相关向量机方法的目的是基于相关向量机（RVM）建立有眼台风最大风半径与台风眼尺寸的模型。对此，本发明通过计算台风云图上最冷云顶温度点和眼壁内最暖点的距离来估算最大风半径（RMW）；基于偏微分方程对台风眼进行分割，用眼壁周长来度量台风眼的大小；最后基于RVM建立RMW与台风眼尺寸的模型，并与SVM、线性回归、径向基函数神经网络等建模方法进行对比。由于采用了本发明所述的技术方案，能够得到很好的建模结果，基于RVM的建模效果与其他建模方法相比误差要小得多，这将有利于进一步刻画台风低层风场的内核结构。

主权项

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LA和LB，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LC，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(LA‑LB)         （1）cos(θ/2)＝sin(A)sin(C)+cos(A)cos(C)cos(LA‑LC)       （2）cos(θ/2)＝sin(B)sin(C)+cos(B)cos(C)cos(LB‑LC)       （3）由于C、LC、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＝(2πRz/360°)·θ＝111·θ                        （4）式中Rz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。