基于pso-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的南海熱帶氣旋預(yù)報研究

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1、NanjingNormalUniversityADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScience冒I；麟■2??二：●ResearchonTropicalCycloneintheSouthChinaSeaForecastbasedonPSO—BPNeuralNetworkCandidate：ZhuDongqingSupervisor：Prof．SongZhiyaoCollege：CollegeofGeographicScienceDiscipline：Ge

2、ographySpecialty：CartographyandGISDateFinished：MaylOth，2012DateApproved：May26th，2012、．．』：：：’．_㈣∥1、．一‘、=．●}，●n，、”．^“．E．t～．．!‘，茹奢．．一LIIILIIIIIIIIIIHIllUlllllllLIILIIIIIIIIIIIIIIY2176774學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果。本論文中除引文外，所有實驗、數(shù)據(jù)和有關(guān)材料均是真實的。本論文中除引文和致謝的內(nèi)容外，不包含其他人或其它機構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研

3、究成果。其他同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了聲明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：侏本靠日期：力一6／；學(xué)位論文使用授權(quán)聲明研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬南京師范大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容，可以采用影印、復(fù)印等手段保存、匯編本學(xué)位論文。學(xué)?？梢韵驀矣嘘P(guān)機關(guān)或機構(gòu)送交論文的電子和紙質(zhì)文檔，允許論文被查閱和借閱。(保密論文在解密后遵守此規(guī)定)保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密論文，保密期限為p年。學(xué)位論文作者簽名：牌青日期：紗／土一占弓指導(dǎo)教師簽名：拗)日期；加f王，6多摘要熱帶氣旋是世界上破壞性極強

4、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Intemet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Intemet信息發(fā)布功能和數(shù)據(jù)共享

5、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

6、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、36h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WebGlS技術(shù)組織和管理數(shù)據(jù)資源，基于ArcGISAPIforSilverlight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)了歷史熱帶氣旋查詢、歷史路徑和預(yù)報路徑顯示以及風(fēng)場、氣壓場繪制等功能，為進一步開展相關(guān)研究打下

7、了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：熱帶氣旋預(yù)報，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，粒子群算法，WebGlSABSTRACTThetropicalcycloneiSoneofthemostdestructivedisastersinnatureTheoccurrenceoftropicalcycloneinNorthwestPacificisthemostfrequentandaccountsformorethan1／3oftheglobaltotalnumber．Sothestudyoftropicalcycl