[发明专利]基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法及收集系统

权利要求书

1.一种基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，收集多源卫星的红外IR图像，存储到台风图像大数据中；

步骤S2，基于CNN构建台风分类识别模型，并基于台风图像大数据对所述模型进行训练和验证，获得基于CNN的台风分类识别模型；

步骤S3，定时从全球各台风网站预警信息平台发布的信息中抓取预警图像；

步骤S4，根据所构建的基于CNN的台风分类识别模型，以所抓取的预警图像作为模型输入，监测是否有热带气旋生成；当识别出有热带气旋生成时，进入步骤S5；当无热带气旋生成时，进入步骤S3；

步骤S5，对热带气旋生成海域进行定位，并主动从定位海域所属的编报中心提取报文资料；

步骤S6，根据主动提取的报文资料，编发台风报文存入持久性数据库中，并上传至台风预警发布平台。

2.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，步骤S2的模型构建过程，具体包括：

步骤S21，基于CNN构建台风分类识别模型，所述模型包括：卷积层、池化层、全连接层；

步骤S22，基于台风图像大数据，进行数据集输入准备，定义train和validation；并使用tf.keras中ImageDataenerator类对图像进行预处理，将图像转化为浮点张量后作为输入模型的训练集和验证集；

步骤S23，以所述训练集和验证集作为输入，使用fit_generator函数训练和验证所述基于CNN的台风分类识别模型，获得成熟的台风分类识别模型。

3.根据权利要求2所述的基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，所述步骤S21的模型构建过程中，基于卫星图像的所属热带气旋阶段，进行CNN模式确定识别分类的再规划。

4.根据权利要求3所述的基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，所述再规划如下：

根据风力等级及名称，结合西太地区对台风生消定义为8个形成阶段，分别是：热带扰动-风力6级、热带低压-风力7级、热带风暴-风力8-9级、强热带风暴-风力10-11级、台风-风力12-13级、强台风-风力14-16级、超强台风-风力17级及以上、以及台风结束。

5.根据权利要求4所述的基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，所述分类，实现两种分类目标，第一种按照有无台风分成2类；第二种分类按照台风生成、台风最强、无台风分成3类；通过对两种分类目标对比，选取更适合业务情景的基于CNN的台风分类识别模型。

6.根据权利要求2至5任一项所述的基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，使用tf.keras.models.S-equential搭建台风分类识别模型，模型进行3次卷积和2次池化，同时引入dropout防止出现过拟合；在完成3次卷积和2次池化后，使用Flatten()函数将多维矩阵压缩为一维作为Dense()函数的输入，以生成全连接层。

7.根据权利要求2-5任一项所述的基于卷积神经网络CNN的全球台风报文收集方法，其特征在于，所述台风图像为通过图片定时爬取或定时指定抽取从世界气象组织WMO及各台风网站预警信息发布平台抓取的图片。

8.一种全球台风报文收集系统，其特征在于，所述全球台风报文收集系统，包括：红外IR图像获取模块、爬虫模块、基于卷积神经网络CNN模型的台风分类识别模块、报文主动提取模块、报文解析模块、GTS台风报文交互模块及报文持久化存储模块；其中，

所述红外IR图像获取模块与所述基于CNN模型的台风分类识别模块相连，用于收集多源卫星的红外IR图像，存储到台风图像大数据中，作为基于CNN的台风分类识别模型训练和验证数据集；

所述爬虫模块与所述基于CNN模型的台风分类识别模块相连，用于定时从全球各台风网站预警信息平台发布的信息中抓取预警图像；

所述基于CNN模型的台风分类识别模块与所述报文主动提取模块相连，用于构建、训练基于CNN的台风分类识别模型，并根据所述模型以定时抓取的预警图像为输入，判断是否有热带气旋生成；当有热带气旋生成时，将生成台风指令发送给报文主动提取模块；当无热带气旋生成时，将无生成台风指令发送给所述GTS台风报文交互模块，继续预警图像抓取；

所述报文主动提取模块与报文解析模块相连，用于在接收到生成台风指令时，对热带气旋生成海域进行定位，并主动从定位海域所属的编报中心提取报文资料，并将报文资料发送给所述报文解析模块；

所述报文解析模块与所述GTS台风报文交互模块和报文持久化存储模块相连，在接收到报文主动提取模块所主动提取的报文资料时，对报文资料进行解析，生成台风报文，并发送给所述GTS台风报文交互模块及报文持久化存储模块；

GTS台风报文交互模块用于接收报文解析模块所解析的有热带气旋生成时所解析的主动提取的报文资料的台风报文，并上传至台风预警发布平台；

所述报文持久化存储模块用于对台风报文的持久性存储。