本屆創(chuàng)新大賽以"科技創(chuàng)新氣象惠民"為主題,深入貫徹習近平總書記關于科技創(chuàng)新的重要論述精神,落實黨中央關于科技創(chuàng)新的決策部署,堅持"開放、合作、共享"的理念,以調(diào)動社會創(chuàng)新資源,聚集高端創(chuàng)新要素、構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)為目標開發(fā)辦賽,共征集到全國31個省(自治區(qū)、直轄市)氣象局和相關直屬事業(yè)單位、120余家社會企業(yè)、140多所高校的1600余組參賽作品。
經(jīng)過角逐,在"神氣"大數(shù)據(jù)算法與應用競賽中
Tuscloud團隊獲得算法組一等獎
城市暴雨內(nèi)澇團隊獲得應用組一等獎
根據(jù)衛(wèi)星云圖的特點,識別并提取指定地點和時間的像素點的亮度值用于主要輸入數(shù)據(jù)。為防止算法過擬合或欠擬合,采用了基于遺傳算法的三段式線性回歸函數(shù)和基于機器學習的XGBoost算法進行算法融合,通過MAE平均絕對誤差法來訓練結(jié)果,并將收斂后的結(jié)果用于輻射值預測。
獲取長期、大范圍、準確的地表輻照度對于國計民生有重要意義。區(qū)域的地表輻照度是農(nóng)業(yè)、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎數(shù)據(jù),大范圍的地表輻照度的變化對于全球氣候變化研究具有重要作用。
使用機器學習方法求解本賽題。主要構(gòu)造了兩類特征,第一類特征計算了晴天情況下不同經(jīng)緯度和時間的太陽輻照強度理論值。第二類特征根據(jù)衛(wèi)星云圖統(tǒng)計各站點各時間云量的多少,方法是選取每個站點所在位置周圍±2像素(約相當于14×14千米)和周圍±4像素(約相當于28×28千米)的目標區(qū)域,每個目標區(qū)域提取對應時間前后15分鐘、前后30分鐘、前后45分鐘的衛(wèi)星云圖序列,然后對每個目標區(qū)域每個云圖序列提取以下統(tǒng)計信息:總亮度均值、淡云比例、中云比例、較濃云比例、濃云比例。
近年來,我國一些地域暴雨頻發(fā),城市內(nèi)澇嚴重影響了舉居民的生活質(zhì)量和城市的正常運轉(zhuǎn)。目前,城市積水觀測能力不足,而城市積水模擬和預測也因為數(shù)據(jù)缺乏多集中在某個區(qū)域。本團隊針對現(xiàn)階段降雨量預測存在的問題,從中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)的中國氣候資料日值數(shù)據(jù)中采集重慶市近四年的氣候數(shù)據(jù),依托三峽大學科研大數(shù)據(jù)平臺和python、sklearn等方式,通過氣壓、氣溫、蒸發(fā)量等11個與降雨量高度相關的特征,利用多重線性回歸對降雨量的數(shù)值進行分析,同樣,利用采集到的11個特征,通過支持向量機對是否降雨進行分類。
本項目旨在通過大賽結(jié)合主辦方給出的地域編碼、降水歷史和降水預測信息與本隊收集到的該地域的天氣預報信息和該地區(qū)的歷史XX信息,建立出速度與準確性兼?zhèn)涞母咝阅軓V義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡學習模型,從而提升預報精確度、延長預報的預見期,已達到為小水庫下游的群眾贏得更為充分的避險轉(zhuǎn)移時間和降低天災損失的作用。
城市內(nèi)澇嚴重影響城市的正常運轉(zhuǎn)和公眾的正常生活,目前城市積水觀測能力不足,而城市積水模擬和預測也因為官網(wǎng)、河道等數(shù)據(jù)缺乏多集中在某個區(qū)域。本文以北京、上海、天津、武漢等四個城市為例,依據(jù)室外排水規(guī)范,基于1951-2018年日降水量觀測數(shù)據(jù),利用皮爾遜Ⅲ型分布函數(shù)計算得到不同重現(xiàn)期下的降水量閾值,將城市易積水點與連續(xù)降水、短時強降水進行疊加,預測未來1小時積水風險并按照重現(xiàn)期閾值劃分風險等級,形成城市道路積水指數(shù),為公眾出行、城市水務等提供貼心氣象服務以及科學支撐。
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