(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211015051.2 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 广东省气象台 （南海 海洋气象预报 中心） 地址 510000 广东省广州市越秀区福今路6 号大院 (72)发明人 韩浦城　唐思瑜　程正泉　张华龙　 蔡景就　郭春迓　罗聪　 (74)专利代理 机构 广州专理知识产权代理事务 所(普通合伙) 44493 专利代理师 王允辉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移 动的方法及装置 (57)摘要 本发明涉及在网格天气预报中实现涡旋去 除和涡旋移动的方法， 通过动力学迭代卷积算法 为基础实现台风涡旋去除、 台风位置移动的功 能， 以得到合理的风场结构， 使得在网格天气预 报中对台风数据进行更好的实时交互， 解决台风 网格预报中主客观交互订正功能缺失的问题。 本 发明采用的涡旋分离方法采用动力学迭代卷积 法去除风场涡旋， 同时使用位势运动进行动量恢 复， 能较好地解决风速偏小以及与环 境背景风场 不连续的问题。 本发明使用涡旋逐步迭代和缓冲 区融合技术方案进行涡旋位置的移动。 本发明方 案能做到涡旋位置的精确定位移动， 同时满足外 围风场的风场连续 性特征。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115455666 A 2022.12.09 CN 115455666 A 1.在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的方法， 其特 征在于， 包括以下： 涡旋去除过程， 步骤110、 选择目标风场的涡旋区域， 以此确定目标风场的风场矩阵， 步骤120、 确定算法执 行的参数， 所述 参数包括 最大迭代次数以及卷积核大小， 步骤130、 根据选定的涡旋区域以及算法执行的参数， 执行动力学迭代卷积算法直到满 足预设的终止条件停止， 得到迭代结果， 步骤140、 将所述迭代结果 填充回所述目标风场所选 定的涡旋区域， 完成涡旋去除； 涡旋移动过程， 步骤210、 选定目标涡旋的所在范围以及涡旋锁定范围， 并确定所述目标涡旋的缓冲区 范围， 所述缓冲区范围包 含目标涡旋的锁定范围； 步骤220、 选择目标涡旋的目标移动位置； 步骤230、 确定目标涡旋的移动步长、 缓冲区的迭代次数以及缓冲区平 滑方法； 步骤240、 通过 逐步迭代卷积法将目标涡旋移动至目标移动位置 。 2.根据权利要求1所述的在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的方法， 其特征 在于， 具体的， 所述动力学迭代卷积算法具体包括以下， 步骤131、 模拟粘性力作用， 让每 个格点的风场数值向卷积核范围内的均值靠 近； 步骤132、 对每个格点施加朝向卷积核内相对大的趋向力， 卷积核内数值相对大小由卷 积核内风矢量的绝对值大小决定； 步骤133、 保持边界处的格点值不变， 使边界处的格点总能获取边界外的风场信息， 保 持与外部边界的连续性， 在卷积计算遇到涡旋区域的边界时， 采取边界值保持原有数值不 变的策略， 即边界上的格点 不进行卷积计算， 格点 值指的是格点的风场数值； 步骤134、 通过动力学 卷积公式进行计算； 步骤135、 重复步骤131 ‑步骤134， 直到满足预设的终止条件停止， 得到迭代结果。 3.根据权利要求2所述的在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的方法， 其特征 在于， 具体的， 所述 步骤130中， 所采用的动力学 卷积公式如下 其中(i,j)和(m,n)分别表示横、 纵格点 位置， I为输入变量矩阵， A为输出矩阵。 4.根据权利要求1所述的在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的方法， 其特征 在于， 具体的， 预设的终止条件为， 当至少存在迭代次数达到预设的最大迭代次数、 迭代满足代价函数、 或低于用户定义 的循环阈值中的任意 一种情况时， 判定为迭代终止， 所述代价函数为 循环阈值判定式为 其中σ 为矩阵A的标准差， t为迭代次数， ε为 一个可自行定义的接 近0的误差小量。 5.根据权利要求3所述的在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的方法， 其特征 在于， 具体的， 所述 步骤230中的缓冲区平 滑方法为， 通过动力学 卷积公式或平 滑迭代公式 中的任意 一种进行缓冲区平 滑处理；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455666 A 2其中平滑迭代公式如下， 其中(i,j)和(m,n)分别表示横、 纵格点 位置， I为输入变量矩阵， A为输出矩阵。 6.根据权利要求5所述的在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的方法， 其特征 在于， 具体的， 所述步骤2 40中， 通过逐步迭代卷积法将目标涡旋移动至目标移动位置， 包括 以下， 步骤241、 获取涡旋的锁定范围的风场数值； 步骤242、 把锁定范围的风场数值按照移动步长平 移一个步长； 步骤243、 在锁定范围外至缓冲 区范围内的区域范围中， 进行涡旋去除平滑算法计算， 但边界条件不同， 在保持缓冲区外边界值不变的同时， 还需要保持锁定范围的边界值不变， 即在缓冲区范围的边界和锁定范围的边界处的数值都保持原值 不变， 不进行 卷积计算； 步骤244、 重复步骤241值步骤243， 直至迭代平移至目标移动位置， 最后一步如果位置 偏移小于步长则直接移动至终点 位置。 7.在网格天气预报中实现涡旋去除和涡旋移动的装置， 其特 征在于， 包括： 涡旋去除模块， 所述涡旋去除模块包括， 涡旋区域确定单 元， 用于选择目标风场的涡旋区域， 以此确定目标风场的风场矩阵， 参数确定单元， 用于确定算法执行的参数， 所述参数包括最大迭代次数以及卷积核大 小， 算法执行单元， 用于根据选定的涡旋区域以及算法执行的参数， 执行动力学迭代卷积 算法直到满足预设的终止条件停止， 得到迭代结果， 结果返回单元， 用于将所述迭代结果填充回所述目标风场所选定的涡旋区域， 完成涡 旋去除； 涡旋移动模块， 所述涡旋移动模块包括， 涡旋区域确定单元， 用于选定目标涡旋的所在范围以及涡旋锁定范围， 并确定所述目 标涡旋的缓冲区范围， 所述缓冲区范围包 含目标涡旋的锁定范围； 目标移动位置确定单 元， 用于选择目标涡旋的目标移动位置； 方式确定单元， 用于确定目标涡旋的移动步长、 缓冲区的迭代次数以及缓冲区平滑方 法； 执行单元， 用于通过 逐步迭代卷积法将目标涡旋移动至目标移动位置 。 8.一种计算机可读存储的介质， 所述计算机可读存储的介质存储有计算机程序， 其特 征在于， 所述计算机程序被处 理器执行时实现如权利要求1 ‑6中任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455666 A 3