基于PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的南海熱帶氣旋預(yù)報研究.pdf

1、熱帶氣旋是世界上破壞性極強的自然災(zāi)害之一，在全球熱帶氣旋生成區(qū)中，西北太平洋的發(fā)生頻率最高，占全球總數(shù)的1/3以上，因此研究熱帶氣旋的發(fā)生發(fā)展，準(zhǔn)確預(yù)報熱帶氣旋活動對防災(zāi)減災(zāi)具有重要的意義。而南海熱帶氣旋占到西北太平洋總數(shù)的36%，因而有必要對南海的熱帶氣旋預(yù)報進行進一步的研究，研制出預(yù)報精度相對較高的預(yù)報方法。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熱帶氣旋研究的深入以及數(shù)據(jù)獲取手段的提高使得熱帶氣旋的數(shù)據(jù)迅速增加，迫切需要用一種高效的信息化

2、手段進行熱帶氣旋數(shù)據(jù)的管理、分析、檢索和共享。WebGIS是GIS與Internet技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它不但具有GIS的數(shù)據(jù)管理和空間分析功能，而且具有Internet信息發(fā)布功能和數(shù)據(jù)共享的特點，這為熱帶氣旋信息的發(fā)布和數(shù)據(jù)的共享提供了一個很好的平臺。
　　針對熱帶氣旋的預(yù)報，特別是熱帶氣旋路徑的預(yù)報具有高度非線性這一特征，具有很強的非線性映射能力的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在熱帶氣旋預(yù)報中得以應(yīng)用。但BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置是基于參數(shù)空間局

3、部信息的，不是全局最優(yōu)值，因而易陷入局部極小值，也會降低BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測精度。為此，本文采用具有全局尋優(yōu)功能的粒子群算法(PSO)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值和閾值進行優(yōu)化，建立了用于熱帶氣旋預(yù)報的PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
　　利用“CMA-STI熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)集”中的熱帶氣旋數(shù)據(jù)，將PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于南海熱帶氣旋預(yù)報，采用逐步回歸分析的方法選取預(yù)報因子，分別對熱帶氣旋路徑、強度和中心氣壓進行12h、24h、36

4、h和48h的預(yù)報，并將預(yù)報結(jié)果與采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、氣候持續(xù)預(yù)報法的預(yù)報結(jié)果進行對比分析，實驗結(jié)果表明本文建立的PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有更高的預(yù)測精度，從而驗證了該模型在熱帶氣旋預(yù)報中是可行和實用的。
　　最后，利用已有的歷史熱帶氣旋數(shù)據(jù)和預(yù)報數(shù)據(jù)，應(yīng)用WebGIS技術(shù)組織和管理數(shù)據(jù)資源，基于ArcGIS API for Silverlight開發(fā)包，對熱帶氣旋數(shù)據(jù)進行可視化表達，初步構(gòu)建熱帶氣旋數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)了歷史熱帶氣