專利名稱：利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防汛信息化及氣象應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤 差范圍的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的熱帶氣旋路徑展示及個人預(yù)報路徑時，通常都采用以下步驟進行展示
1、接收氣象部門發(fā)布每個時間刻的經(jīng)度、緯度、中心氣壓、中心風(fēng)速、移動速度、影響風(fēng)
圈等信息；
2、接收未來24小時、48小時、72小時的預(yù)報經(jīng)度、緯度、中心氣壓、中心風(fēng)速等信息；
3、將每個時間刻的歷史路徑數(shù)據(jù)和預(yù)報路徑數(shù)據(jù)組成一個按時間順序排列的點集；
4、通過點集，創(chuàng)建路徑節(jié)點方式將歷史經(jīng)緯度信息通過實心線進行結(jié)合，并通過GIS方式將路徑顯示出來。5、通過點集，將預(yù)報路徑信息通過虛線或不同顏色進行連接并顯示。6、熱帶氣旋路徑需要個人預(yù)報時，也是采用先確定24、48、72、96、120小時的經(jīng)緯度及風(fēng)力、風(fēng)速等信息，并進行標(biāo)繪成線展示。熱帶氣旋路徑數(shù)據(jù)組成展示如圖I所示?，F(xiàn)有的熱帶氣旋路線顯示方式，可以將歷史經(jīng)常的經(jīng)緯度及未來預(yù)報的走勢進行直觀的展示。但是，預(yù)報路徑通常都存在很大的誤差，有可能會偏離原來的預(yù)報線路，這就讓防汛客戶及氣象客戶在信息化應(yīng)用及決策上，降低了對此數(shù)據(jù)的參考意義。如何才能讓此數(shù)據(jù)有更好的參考意義，如何讓個人進行路徑預(yù)報時，考慮其誤差范圍的結(jié)合，所以，提出了一種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差范圍的應(yīng)用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，能實現(xiàn)對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗，提高預(yù)報數(shù)據(jù)的應(yīng)用參考附加值。本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)一種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，包括提供當(dāng)前位置點以及整數(shù)個預(yù)報節(jié)點，其特征在于通過為每個預(yù)報節(jié)點創(chuàng)建誤差范圍圓，利用圓切線方法，以當(dāng)前位置點為起點將兩相鄰不同預(yù)報節(jié)點的誤差范圍圓的切線連接起來，形成一個預(yù)報誤差范圍圈，通過該預(yù)報誤差范圍圈對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗。在本發(fā)明一實施例中，所述的誤差范圍圓是以對應(yīng)的預(yù)報節(jié)點為圓心，以根據(jù)實際氣象情況設(shè)定的公里數(shù)為半徑進行創(chuàng)建。在本發(fā)明一實施例中，所述預(yù)報誤差范圍圈的計算方式包括以下步驟
步驟I :設(shè)置所述整數(shù)個預(yù)報節(jié)點以及誤差范圍圓的半徑，以該預(yù)報節(jié)點為圓心，創(chuàng)建誤差范圍圓；
步驟2 :構(gòu)建所述當(dāng)前位置點與所述預(yù)報節(jié)點的第一預(yù)報節(jié)點所建立的誤差范圍圓的圓外切線；步驟3 :構(gòu)建所述兩相鄰誤差范圍圓的切線；
步驟4:將構(gòu)建的切線依次連接起來形成誤差范圍圈，將該預(yù)報誤差范圍圈覆蓋的區(qū)域存入一集合，并將該集合繪制在一 GIS地圖上。在本發(fā)明一實施例中，所述的誤差范圍圓包括未來24小時、48小時、72小時、96小時以及120小時的預(yù)報節(jié)點誤差范圍圓；各圓對應(yīng)的半徑分別為140公里、240公里、360公里、480公里和600公里。本發(fā)明的有益效果是利用點與圓的外切線及圓與圓的外切線計算熱帶氣象的預(yù)報路徑誤差范圍圈，通用該誤差范圍圈可以對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗，提 高預(yù)報數(shù)據(jù)的應(yīng)用參考附加值，在效果上具備更直觀的展示應(yīng)用效果。同時，也增加了熱帶氣旋預(yù)報人員對未來預(yù)報數(shù)據(jù)預(yù)報范圍的可控性，將從點線的預(yù)報升級到區(qū)域的預(yù)報，預(yù)報的幅度及參與度更加全面。


圖I是傳統(tǒng)的韌帶氣旋路徑數(shù)據(jù)組成展示圖。圖2是本發(fā)明實施例誤差范圍圈的連接狀態(tài)示意圖。圖3是當(dāng)前位置點與24小時預(yù)報誤差范圍圓的區(qū)域計算流程圖。圖4是當(dāng)前位置點與24小時預(yù)報誤差范圍圓的區(qū)域計算圖。圖5是相鄰兩個預(yù)報點誤差范圍圓之間的區(qū)域計算流程圖。圖6是圖5中Pl切點與P2切點的計算圖。圖7是圖5中P3切點與P4切點的計算圖。其中，1、21為當(dāng)前位置點；2、22為24小時預(yù)報節(jié)點；3、23為48小時預(yù)報節(jié)點；4、24為72小時預(yù)報節(jié)點。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。本實施例提供一種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，包括提供當(dāng)前位置點以及整數(shù)個預(yù)報節(jié)點，該方法通過為每個預(yù)報節(jié)點創(chuàng)建誤差范圍圓，利用圓切線方法，以當(dāng)前位置點為起點將兩相鄰不同預(yù)報節(jié)點的誤差范圍圓的切線連接起來，形成一個預(yù)報誤差范圍圈，通過該預(yù)報誤差范圍圈對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗。所述的誤差范圍圓是以對應(yīng)的預(yù)報節(jié)點為圓心，以根據(jù)實際氣象情況設(shè)定的公里數(shù)為半徑進行創(chuàng)建。在本實施例中，所述預(yù)報誤差范圍圈的計算方式包括以下步驟
步驟I :設(shè)置所述整數(shù)個預(yù)報節(jié)點以及誤差范圍圓的半徑，以該預(yù)報節(jié)點為圓心，創(chuàng)建誤差范圍圓；
步驟2 :構(gòu)建所述當(dāng)前位置點與所述預(yù)報節(jié)點的第一預(yù)報節(jié)點所建立的誤差范圍圓的圓外切線；
步驟3 :構(gòu)建所述兩相鄰誤差范圍圓的切線；
步驟4 :將構(gòu)建的切線依次連接起來形成誤差范圍圈，將該誤差范圍圈覆蓋的區(qū)域存入一集合，并將該集合繪制在一 GIS地圖上。
具體的，這里以24、48、72、96、120小時的預(yù)報節(jié)點誤差范圍圓為例，進行詳細說明，要強調(diào)的是，該說明僅僅是為了讓一般技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，但并不以此為限。本發(fā)明所述預(yù)報誤差范圍圈所覆蓋的區(qū)域，都是可參考的數(shù)值區(qū)域，在進行預(yù)報路徑誤差范圍圈的計算方式，可以按照以下步驟流程進行操作
1、初始化預(yù)報路徑范圍圈集合，刪除上次預(yù)報路徑的集合，創(chuàng)建新的范圍集合；
2、對24、48、72、96、120小時的預(yù)報節(jié)點誤差圓的半徑公里數(shù)進行初始化，默認誤差半徑為24小時為140公里、48小時為240公里、72小時為360公里、96小時為480公里、120小時為600公里；進行節(jié)點預(yù)報時，可根據(jù)實際氣象情況修改對應(yīng)的誤差圓半徑公里數(shù)；
3、通過預(yù)報節(jié)點與預(yù)報誤差半徑公里數(shù)形成每個預(yù)報節(jié)點的預(yù)報誤差圓；
4、利用當(dāng)前位置點與24小時的預(yù)報點所建立的誤差圓利用點與圓之間外切線公式進行計算，將結(jié)果存入集合中；
5、針對24小時與48小時、48小時與72小時、72小時與96小時、96小時與120小時之間建立的誤差范圍圓，利用圓與圓之間的外切線公式進行計算，結(jié)果存入集合中；
6、進行預(yù)報路徑范圍圈集合繪制，將其結(jié)果繪制在GIS地圖上。其中上述步驟4中點與圓之間外切線計算方式請參照圖3和圖4 ;圖3中
步驟31 :通過預(yù)報節(jié)點P與預(yù)報圓心C的經(jīng)緯度值計算二者之間的距離D ；
步驟32 :圓半徑R與距離D構(gòu)成的直角三角形,通過Math, asin計算半徑對應(yīng)的偏移角度值a ；
步驟33 :通過預(yù)報點的平行X橫軸平行線X’，以及預(yù)報圓心與X’線的垂直線形成的直角三角形，通過圓心C縱坐標(biāo)值減去預(yù)報P點縱坐標(biāo)值得到H的高度值，圓心C橫坐標(biāo)值減去P點橫坐標(biāo)值得到M的長度值，并利用Math, atan計算偏移角度b ；
步驟34 :通過勾股原理，利用距離D，半徑R計算切線的距離L，并通過利用偏移角度a減去偏移角度b，得到切線與X’線形成角度e ；
步驟35 :做一條切線點Pl與X’線交叉的垂直線，利用切線距離L與偏移角度e，通過Math, sin和Math, cos分別計算偏移長度Dx與Dy ;
步驟36 :通過P點的橫縱坐標(biāo)加上偏移值Dx，Dy得到了切點Pl橫縱坐標(biāo)值，利用以上同樣方式計算切線P2點的橫縱坐標(biāo)值，利用以上同樣方式計算切線P2點的橫縱坐標(biāo)，并繪制成線。其中所述步驟5中針對24小時與48小時、48小時與72小時、72小時與96小時、96小時與120小時之間建立的誤差范圍圓，利用圓與圓之間的外切線公式進行計算的方式請參照圖5、圖6和圖7。具體包括以下步驟
步驟51 :利用兩圓的預(yù)報圓心Cl與C2，畫兩條平行于X軸的Xl線和X2線，并通過兩個預(yù)報圓心Cl與C2的經(jīng)緯度值計算二者之間的圓心距離D ；
步驟52 :通過圓心C2縱坐標(biāo)值減去圓心Cl縱坐標(biāo)值得到二者之間高度差值H，并利用圓心距離D, Math, asin方法計算偏移角度a ；
步驟53 :計算兩圓半徑之差值R’，并利用圓心距離D，Math, asin方法計算對應(yīng)的偏移角度b ;
步驟54:由于對稱原因，b’的偏移角度值與b相同，同時將偏移角度a減去偏移角度b,得到偏移角度e ；步驟55 :通過90度值加上偏移角度a加上偏移角度b’得到第一個圓Cl切點的偏移角度fl，通過平行原理得到圓C2切點偏移角度f2與H —致；
步驟56 :利用偏移角度值f I和預(yù)報圓Cl的半徑值R1，通過Math, cos和Math, sin計算圓Cl的切點偏移值Dxl和Dyl，同理得到C2的切點偏移值Dx2和Dy2 ； 步驟57 :通過圓心Cl的橫縱坐標(biāo)加上偏移值Dxl，Dyl得到了切點Pl橫縱坐標(biāo)值，同理得到切點P2橫縱坐標(biāo)值，并繪制成線；
步驟58 :利用偏移角度e減去90度得到圓Cl的第二個切點的偏移角度f3，通過平行原理得到f3與圓C2的切點偏移角度f4 一致；
步驟59 :同理，利用偏移角度f3與圓Cl的半徑Rl計算切點P3的偏移量值，利用偏移角度f4與圓C2的半徑R2計算切點P4的偏移量值；
步驟60 :通過兩個圓心的坐標(biāo)值，加上對應(yīng)的偏移量值，得到P3，P4切點的橫縱坐標(biāo)值，并繪制成線。上述步驟中Math.是代指三角函數(shù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.ー種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，包括提供當(dāng)前位置點以及整數(shù)個預(yù)報節(jié)點，其特征在于通過為每個預(yù)報節(jié)點創(chuàng)建誤差范圍圓，利用圓切線方法，以當(dāng)前位置點為起點將兩相鄰不同預(yù)報節(jié)點的誤差范圍圓的切線連接起來，形成ー個預(yù)報誤差范圍圈，通過該預(yù)報誤差范圍圈對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，其特征在于所述的誤差范圍圓是以對應(yīng)的預(yù)報節(jié)點為圓心，以根據(jù)實際氣象情況設(shè)定的公里數(shù)為半徑進行創(chuàng)建。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，其特征在于所述預(yù)報誤差范圍圈的計算方式包括以下步驟 步驟I :設(shè)置所述整數(shù)個預(yù)報節(jié)點以及誤差范圍圓的半徑，以該預(yù)報節(jié)點為圓心，創(chuàng)建誤差范圍圓； 步驟2 :構(gòu)建所述當(dāng)前位置點與所述預(yù)報節(jié)點的第一預(yù)報節(jié)點所建立的誤差范圍圓的圓外切線； 步驟3 :構(gòu)建所述兩相鄰誤差范圍圓的切線； 步驟4:將構(gòu)建的切線依次連接起來形成誤差范圍圈，將該預(yù)報誤差范圍圈覆蓋的區(qū)域存入ー集合，并將該集合繪制在一 GIS地圖上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，其特征在于所述的誤差范圍圓包括未來24小時、48小時、72小時、96小時以及120小時的預(yù)報節(jié)點誤差范圍圓；各圓對應(yīng)的半徑分別為140公里、240公里、360公里、480公里和600公里。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用切線方法結(jié)合熱帶氣旋預(yù)報路徑實現(xiàn)預(yù)報誤差的方法，包括提供當(dāng)前位置點以及整數(shù)個預(yù)報節(jié)點，該方法通過為每個預(yù)報節(jié)點創(chuàng)建誤差范圍圓，利用圓切線方法，以當(dāng)前位置點為起點將兩相鄰不同預(yù)報節(jié)點的誤差范圍圓的切線連接起來，形成一個誤差范圍圈，通過該誤差范圍圈對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗。本發(fā)明通用該誤差范圍圈可以對未來預(yù)報數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進行有效的校驗，提高預(yù)報數(shù)據(jù)的應(yīng)用參考附加值，在效果上具備更直觀的展示應(yīng)用效果。同時，也增加了熱帶氣旋預(yù)報人員對未來預(yù)報數(shù)據(jù)預(yù)報范圍的可控性，將從點線的預(yù)報升級到區(qū)域的預(yù)報，預(yù)報的幅度及參與度更加全面。
文檔編號G01W1/18GK102681035SQ20121015551
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者黃敏 申請人:福建四創(chuàng)軟件有限公司