[发明专利]一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法

权利要求书

1.一种基于矩阵运算的空域对流天气信息量化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，针对目标扇区，根据二维格点化的对流天气数据的二维矩阵，计算空域结构矩阵，所述空域结构矩阵使用不同元素值代表目标扇区内不同空域性质；

步骤2，结合所述空域结构矩阵元素的变换，计算空域内对流天气量化指标，用于定量化描述空域范围内的对流天气强弱和范围信息，所述对流天气量化指标包括目标扇区内对流天气反射率的覆盖率和强度；

所述步骤1包括：

步骤1-1，针对某一目标扇区，根据所述二维格点化的对流天气数据初始化一个二维矩阵A，初始值为0，初始化获得的所述二维矩阵A的大小与二维格点数据的网格数的大小相同；

通过所述二维矩阵A中每个网格点(i，j)与目标扇区的地理位置关系，更新所述二维矩阵A中每个元素的值，其中i表示网格点所在行的序号，j表示网格点所在列的序号；

其中，当所述网格点(i，j)落在目标扇区范围内时，所述二维矩阵A的网格点对应的元素取值为1，即A_i，j＝1，否则A_i，j＝0，形成所述目标扇区的二维矩阵A；

步骤1-2，将所有航路进行外扩形成航路多边形HP_k，其中k＝1，2，3，...N，N为航路的数量，且N为大于0的自然数；

根据所述二维格点化的对流天气数据初始化N个二维矩阵B_k，初始值为0，所述二维矩阵B_k的大小与二维格点中所有网格的大小相同；

针对任意一个所述航路多边形HP_k，判断所述二维矩阵B_k中每个网格点(i，j)与航路多边形HP_k的位置关系，更新所述二维矩阵B_k中每个元素的值；其中，当所述网格点(i，j)落在该航路多边形HP_k范围内时，所述二维矩阵B_k的网格点对应的元素取值为1，即否则形成所述航路的二维矩阵B_k；

步骤1-3，根据所述步骤1-1和步骤1-2中得到的二维矩阵A和二维矩阵B_k，计算得到目标扇区的临时二维矩阵C，

当所述临时二维矩阵C中某个网格点(i，j)的元素值等于0时，更新为C_i，j＝-1；

令SH＝C*A，即得到目标扇区最终的空域单元二维矩阵SH；

其中，当所述空域单元二维矩阵SH的第i行第j列的网格点SH_i，j＝-1时，即所述网格点的元素值为-1时，表示所述网格点在目标扇区内但不被任何航路覆盖；

当SH_i，j＝0，即所述网格点的元素值为0时，表示所述网格点在目标扇区之外；

当SH_i，j＝N，即所述网格点的元素值为N时，表示所述网格点在目标扇区内且被N条航路同时覆盖，N为大于0的自然数；

所述步骤2包括：

步骤2-1，计算在所述目标扇区内的对流天气特征量化指标，令所述目标扇区的空域单元二维矩阵SH在不等于0的网格点上的值更新为1，得到新的二维矩阵E，所述新的二维矩阵E表示在目标扇区的二维矩阵；

则D*E表示在所述目标扇区内的对流天气二维矩阵，其中，D是获取的对流天气相关属性的二维数据；

通过对所述目标扇区内的对流天气二维矩阵D*E进行统计计算，得到包括所述目标扇区内对流天气反射率的覆盖率和强度的多种量化指标；

步骤2-2，计算在所述目标扇区内，但不在所述航路上，即在所述航路多边形区域外的对流天气特征量化指标，令所述目标扇区的空域单元二维矩阵SH在不等于-1的网格点上的值更新为0，在等于-1的网格点上的值更新为1，得到新的二维矩阵F，所述新的二维矩阵F表示在扇区内但不在航路范围内的二维矩阵，则D*F表示在所述目标扇区内，但不在所述航路上的对流天气二维矩阵；

利用所述步骤2-1中的计算方法，通过对D*F矩阵进行统计计算，得到在所述目标扇区内但不在航路上的对流天气反射率的覆盖率和强度的多种对流天气特征量化指标；

步骤2-3，计算在所述目标扇区且在航路范围内，即在所述航路多边形区域内的对流天气量化指标，令所述二维矩阵SH中大于等于1的元素更新为1，小于1的元素更新为0，得到新的二维矩阵G，所述新的二维矩阵G既在扇区内又在航路范围内的二维矩阵，则D*G表示在扇区且在航路范围内的对流天气；

利用所述步骤2-1中的计算方法，通过对D*G矩阵进行统计计算，得到在所述目标扇区且在航路范围内的对流天气覆盖率和强度的多种对流天气特征量化指标。