基于改進DBSCAN聚類算法的雷暴單體三維結構識別技術介紹

作者：閆文輝,黃興友,趙鈺錦,楊濤,倪洪波

摘要：雷暴是一種嚴重威脅飛行安全的天氣系統,利用地基多普勒天氣雷達反射率因子數據和改進的DBSCAN聚類算法對雷暴單體的三維結構識別及特征量計算進行了研究,并在地基平臺上對雷暴單體識別算法的有效性進行了驗證分析。識別算法核心是將插值后的反射率因子三維網格數據作為輸入量,采用多層反射率因子閾值基于改進的DBSCAN聚類方法識別所有等高面上的雷暴分量,并進行結構元素為3×3的腐蝕膨脹運算及雷暴分量特征核心提取,最后基于雷暴分量重疊面積進行垂直關聯。結果表明:相對于SCIT算法,雷暴單體識別算法減少了雷暴分量識別的復雜性,可很好地識別任意形狀的雷暴單體;使用多層閾值及特征核心提取技術可識別雷暴簇中的雷暴單體;利用腐蝕膨脹技術可解決雷暴單體虛假合并現象。算法可應用于民航機場雷暴的識別和預警。

發文機構：中國飛行試驗研究院氣象臺 南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協同創新中心

關鍵詞：大氣探測雷暴單體DBSCAN聚類算法多普勒天氣雷達數學形態學atmospheric soundingthunderstorm cellDBSCAN clustering algorithmDoppler weather radarmathematical morphology

分類號： P412.25[天文地球—大氣科學及氣象學]