利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差的方法

摘要

本发明涉及一种利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差的方法，包括提供当前位置点以及整数个预报节点，该方法通过为每个预报节点创建误差范围圆，利用圆切线方法，以当前位置点为起点将两相邻不同预报节点的误差范围圆的切线连接起来，形成一个误差范围圈，通过该误差范围圈对未来预报数据的准确性进行有效的校验。本发明通用该误差范围圈可以对未来预报数据的准确性进行有效的校验，提高预报数据的应用参考附加值，在效果上具备更直观的展示应用效果。同时，也增加了热带气旋预报人员对未来预报数据预报范围的可控性，将从点线的预报升级到区域的预报，预报的幅度及参与度更加全面。

说明书

技术领域

本发明涉及防汛信息化及气象应用领域，特别是一种利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差范围的应用方法。

背景技术

现有的热带气旋路径展示及个人预报路径时，通常都采用以下步骤进行展示：

1、接收气象部门发布每个时间刻的经度、纬度、中心气压、中心风速、移动速度、影响风圈等信息；

2、接收未来24小时、48小时、72小时的预报经度、纬度、中心气压、中心风速等信息；

3、将每个时间刻的历史路径数据和预报路径数据组成一个按时间顺序排列的点集；

4、通过点集，创建路径节点方式将历史经纬度信息通过实心线进行结合，并通过GIS方式将路径显示出来。

5、通过点集，将预报路径信息通过虚线或不同颜色进行连接并显示。

6、热带气旋路径需要个人预报时，也是采用先确定24、48、72、96、120小时的经纬度及风力、风速等信息，并进行标绘成线展示。热带气旋路径数据组成展示如图1所示。

现有的热带气旋路线显示方式，可以将历史经常的经纬度及未来预报的走势进行直观的展示。但是，预报路径通常都存在很大的误差，有可能会偏离原来的预报线路，这就让防汛客户及气象客户在信息化应用及决策上，降低了对此数据的参考意义。如何才能让此数据有更好的参考意义，如何让个人进行路径预报时，考虑其误差范围的结合，所以，提出了一种利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差范围的应用方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差的方法，能实现对未来预报数据的准确性进行有效的校验，提高预报数据的应用参考附加值。

本发明采用以下方案实现：一种利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差的方法，包括提供当前位置点以及整数个预报节点，其特征在于：通过为每个预报节点创建误差范围圆，利用圆切线方法，以当前位置点为起点将两相邻不同预报节点的误差范围圆的切线连接起来，形成一个预报误差范围圈，通过该预报误差范围圈对未来预报数据的准确性进行有效的校验。

在本发明一实施例中，所述的误差范围圆是以对应的预报节点为圆心，以根据实际气象情况设定的公里数为半径进行创建。

在本发明一实施例中，所述预报误差范围圈的计算方式包括以下步骤：

步骤1：设置所述整数个预报节点以及误差范围圆的半径，以该预报节点为圆心，创建误差范围圆；

步骤2：构建所述当前位置点与所述预报节点的第一预报节点所建立的误差范围圆的圆外切线；

步骤3：构建所述两相邻误差范围圆的切线；

步骤4：将构建的切线依次连接起来形成误差范围圈，将该预报误差范围圈覆盖的区域存入一集合，并将该集合绘制在一GIS地图上。

在本发明一实施例中，所述的误差范围圆包括未来24小时、48小时、72小时、96小时以及120小时的预报节点误差范围圆；各圆对应的半径分别为：140公里、240公里、360公里、480公里和600公里。

本发明的有益效果是：利用点与圆的外切线及圆与圆的外切线计算热带气象的预报路径误差范围圈，通用该误差范围圈可以对未来预报数据的准确性进行有效的校验，提高预报数据的应用参考附加值，在效果上具备更直观的展示应用效果。同时，也增加了热带气旋预报人员对未来预报数据预报范围的可控性，将从点线的预报升级到区域的预报，预报的幅度及参与度更加全面。

附图说明

图1是传统的韧带气旋路径数据组成展示图。

图2是本发明实施例误差范围圈的连接状态示意图。

图3是当前位置点与24小时预报误差范围圆的区域计算流程图。

图4是当前位置点与24小时预报误差范围圆的区域计算图。

图5是相邻两个预报点误差范围圆之间的区域计算流程图。

图6是图5中P1切点与P2切点的计算图。

图7是图5中P3切点与P4切点的计算图。

其中，1、21为当前位置点；2、22为24小时预报节点；3、23为48小时预报节点；4、24为72小时预报节点。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种利用切线方法结合热带气旋预报路径实现预报误差的方法，包括提供当前位置点以及整数个预报节点，该方法通过为每个预报节点创建误差范围圆，利用圆切线方法，以当前位置点为起点将两相邻不同预报节点的误差范围圆的切线连接起来，形成一个预报误差范围圈，通过该预报误差范围圈对未来预报数据的准确性进行有效的校验。所述的误差范围圆是以对应的预报节点为圆心，以根据实际气象情况设定的公里数为半径进行创建。

在本实施例中，所述预报误差范围圈的计算方式包括以下步骤：

步骤1：设置所述整数个预报节点以及误差范围圆的半径，以该预报节点为圆心，创建误差范围圆；

步骤2：构建所述当前位置点与所述预报节点的第一预报节点所建立的误差范围圆的圆外切线；

步骤3：构建所述两相邻误差范围圆的切线；

步骤4：将构建的切线依次连接起来形成误差范围圈，将该误差范围圈覆盖的区域存入一集合，并将该集合绘制在一GIS地图上。

 具体的，这里以24、48、72、96、120小时的预报节点误差范围圆为例，进行详细说明，要强调的是，该说明仅仅是为了让一般技术人员更好的理解本发明，但并不以此为限。

本发明所述预报误差范围圈所覆盖的区域，都是可参考的数值区域，在进行预报路径误差范围圈的计算方式，可以按照以下步骤流程进行操作：

1、初始化预报路径范围圈集合，删除上次预报路径的集合，创建新的范围集合；

2、对24、48、72、96、120小时的预报节点误差圆的半径公里数进行初始化，默认误差半径为：24小时为140公里、48小时为240公里、72小时为360公里、96小时为480公里、120小时为600公里；进行节点预报时，可根据实际气象情况修改对应的误差圆半径公里数；

3、通过预报节点与预报误差半径公里数形成每个预报节点的预报误差圆；

4、利用当前位置点与24小时的预报点所建立的误差圆利用点与圆之间外切线公式进行计算，将结果存入集合中；

5、针对24小时与48小时、48小时与72小时、72小时与96小时、96小时与120小时之间建立的误差范围圆，利用圆与圆之间的外切线公式进行计算，结果存入集合中；

6、进行预报路径范围圈集合绘制，将其结果绘制在GIS地图上。

其中上述步骤4中点与圆之间外切线计算方式请参照图3和图4；图3中：

步骤31：通过预报节点P与预报圆心C的经纬度值计算二者之间的距离D；

步骤32：圆半径R与距离D构成的直角三角形，通过Math.asin计算半径对应的偏移角度值a；

步骤33：通过预报点的平行X横轴平行线X’，以及预报圆心与X’线的垂直线形成的直角三角形，通过圆心C纵坐标值减去预报P点纵坐标值得到H的高度值，圆心C横坐标值减去P点横坐标值得到M的长度值，并利用Math.atan计算偏移角度b；

步骤34：通过勾股原理，利用距离D，半径R计算切线的距离L，并通过利用偏移角度a减去偏移角度b,得到切线与X’线形成角度e；

步骤35：做一条切线点P1与X’线交叉的垂直线，利用切线距离L与偏移角度e，通过Math.sin和Math.cos分别计算偏移长度Dx与Dy；

步骤36：通过P点的横纵坐标加上偏移值Dx，Dy得到了切点P1横纵坐标值，利用以上同样方式计算切线P2点的横纵坐标值，利用以上同样方式计算切线P2点的横纵坐标，并绘制成线。

其中所述步骤5中针对24小时与48小时、48小时与72小时、72小时与96小时、96小时与120小时之间建立的误差范围圆，利用圆与圆之间的外切线公式进行计算的方式请参照图5、图6和图7。具体包括以下步骤：

步骤51：利用两圆的预报圆心C1与C2，画两条平行于X轴的X1线和X2线，并通过两个预报圆心C1与C2的经纬度值计算二者之间的圆心距离D；

步骤52：通过圆心C2纵坐标值减去圆心C1纵坐标值得到二者之间高度差值H，并利用圆心距离D，Math.asin方法计算偏移角度a；

步骤53：计算两圆半径之差值R’，并利用圆心距离D，Math.asin方法计算对应的偏移角度b；

步骤54：由于对称原因，b’的偏移角度值与b相同，同时将偏移角度a减去偏移角度b,得到偏移角度e；

步骤55：通过90度值加上偏移角度a加上偏移角度b’得到第一个圆C1切点的偏移角度f1,通过平行原理得到圆C2切点偏移角度f2与f1一致；

步骤56：利用偏移角度值f1和预报圆C1的半径值R1,通过Math.cos和Math.sin计算圆C1的切点偏移值Dx1和Dy1,同理得到C2的切点偏移值Dx2和Dy2；

步骤57：通过圆心C1的横纵坐标加上偏移值Dx1,Dy1得到了切点P1横纵坐标值，同理得到切点P2横纵坐标值，并绘制成线；

步骤58：利用偏移角度e减去90度得到圆C1的第二个切点的偏移角度f3,通过平行原理得到f3与圆C2的切点偏移角度f4一致；

步骤59：同理，利用偏移角度f3与圆C1的半径R1计算切点P3的偏移量值，利用偏移角度f4与圆C2的半径R2计算切点P4的偏移量值；

步骤60：通过两个圆心的坐标值，加上对应的偏移量值，得到P3，P4切点的横纵坐标值，并绘制成线。上述步骤中Math.是代指三角函数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。