[发明专利]训练地面气象观测要素监测模型、质量检查方法及系统

说明书

本发明公开了一种训练地面气象观测要素监测模型、质量检查方法及系统，训练方法包括：构建气象观测博弈树模型，根据气象观测要素及树的置信度上限函数分别对模型各节点采取相应行动策略；根据其行动策略遍历博弈树的节点，遍历预设次数后完成博弈；在每完成一次遍历后均进行一次反向传播对各节点进行评估，根据评估参数对博弈树模型强化学习训练更新每层的节点参数；进行预设次数的博弈及反向传播评估后，得到训练好的博弈树模型作为监测模型。基于该监测模型可实现对大量气象观测站观测数据的质量检查，实现各气象站检查标准的精细化处理，且扩展性好，解决传统的使用统一检查标准质量检查方法在海量气象观测数据情况下性能下降、费用高的问题。

技术领域

本发明涉及气象观测技术领域，具体涉及一种训练地面气象观测要素监测模型、质量检查方法及系统。

背景技术

自动气象站分布密集、地形差异大、数据实时性强，数据质量问题复杂，可能出现的数据误差就包括系统误差、粗大误差、随机误差和微气象误差，因此需要对自动气象站资料进行质量检查。地面气象观测数据质量检查是通过一系列的数值计算方法对地面气象观测数据进行质量检查以判断数据是否符合规范和要求。目前在气象业务系统中广泛应用的质量控制方法主要针对的对象为国家级自动站观测资料和区域自动站观测资料。采用的最主要的检查方法包括以下6种：

(1)界限值检查方法：检查要素值是否在其测量允许值范围之内。

(2)气候极值检查方法：检查各要素是否超过历史上出现过的最大值和最小值。

(3)内部一致性检查方法：有些气象观测要素相互之间关系密切，其变化规律具有一致性。根据该特性，就可对相关数据是否保持这种内部关系来检查其是否发生异常，以确定数据质量。

(4)时变检查方法：大气中的有些观测数据与时间显著相关，具有良好的时间一致性，将此类数据与其时间上前、后的测值相比较，来判断其数据是否发生异常。

(5)持续性检查方法：在一段时间内，许多气象要素值会随着时间、地域的变化出现波动。如果没有发生变化，说明数据发生异常。

(6)空间一致性检查方法：气象要素分布的地理空间具有相关性，空间距离较近的气象站点比距离较远的站点其特征值具有更大的相似性。

而随着我国气象观测业务的不断发展和成熟，各省、地市、县区域自动站数量快速增多、资料收集密度和站点密度逐步加大，常规的数据质量检查方法已经无法满足现在的需求。主要体现在以下两个方面：我国幅员辽阔，气候多样，下垫面变化复杂，气象观测要素的差异明显。传统检查方法对台站的下垫面和气候特点考虑不充分，不仅在数值上的标准都是统一的，在空间范围和时间序列特征上也是无法形成针对每个台站的质量检查方法总结；传统方法计算的复杂度较高，性能提升的空间有限，无法及时快速有效的发现数据异常，更是远远无法满足对于未来分钟级甚至秒级的数据质量检查需求。

发明内容

因此，本发明提供的一种训练地面气象观测要素监测模型、质量检查方法及系统，克服了现有技术中使用统一检查标准质量检查方法在海量气象观测数据情况下性能下降、费用高的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供一种训练地面气象观测要素监测模型方法，包括如下步骤：构建气象观测博弈树模型，所述博弈树模型的根节点为各观测站已知的气象观测要素数值节点，每层子节点为对应周期观测时刻的数值变化节点；根据节点的气象观测要素及预设树的置信度上限函数分别对各个节点采取相应的行动策略；根据各个节点的行动策略遍历所述博弈树模型的所有节点，遍历预设次数后完成博弈过程；在每完成一次遍历后均进行一次反向传播对每个节点进行评估，根据评估参数对博弈树模型多次强化学习训练，更新每层的节点参数；在进行预设次数的博弈及反向传播评估后，得到训练好的博弈树模型作为地面气象观测要素监测模型。

在一实施例中，所述气象观测要素包括：气温、气压、相对湿度、观测时刻周期内累积的降水量、风速和风向。