留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于交叉验证技术的KNN方法在降水预报中的试验

曾晓青 邵明轩 王式功 刘还珠

曾晓青, 邵明轩, 王式功, 等. 基于交叉验证技术的KNN方法在降水预报中的试验. 应用气象学报, 2008, 19(4): 471-478..
引用本文: 曾晓青, 邵明轩, 王式功, 等. 基于交叉验证技术的KNN方法在降水预报中的试验. 应用气象学报, 2008, 19(4): 471-478.
Zeng Xiaoqing, Shao Mingxuan, Wang Shigong, et al. Forecasting precipitation experiment with KNN based on crossing verification technology. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(4): 471-478.
Citation: Zeng Xiaoqing, Shao Mingxuan, Wang Shigong, et al. Forecasting precipitation experiment with KNN based on crossing verification technology. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(4): 471-478.

基于交叉验证技术的KNN方法在降水预报中的试验

资助项目: 

中国气象局“精细化客观天气预报开发”课题和国家科技支撑计划项目 2007BAC29B03

国家自然科学基金项目 40675077

Forecasting Precipitation Experiment with KNN Based on Crossing Verification Technology

  • 摘要: 利用2003—2005年4—9月国家气象中心T213的数值预报产品,通过动力诊断,从大量数值预报因子中提取不同层次、不同时效与降水关系较好的多个因子,使用K最邻近域(KNN)方法,制作不同代表站点的晴雨预报和大于或等于10 mm的降水预报试验。在搜索K邻近域的过程中,考虑天气事件出现的概率不同,而分别求取有天气事件的正样本K+值和无天气事件的负样本K-值,使该方法选择的最邻近域中的K值取得更为合理。利用交叉验证的方法,对历史资料依次选取部分样本作为预报测试集,通过预测结果的检验评分,选取获得最大准确率和最大概括率的K+K-作为最佳邻近域的组合。确定了最优K值后,反算历史样本,通过比较,得到某站出现降水天气事件的预报判别值,在一定程度上减少了预报的空报率。经过对2006年4—9月的预报试验,改进后的KNN方法使24,48 h的晴雨预报和大于或等于10 mm降水预报的TS评分大多数高于未改进前的,也高于T213模式本身的降水预报和MOS方法动力统计释用的降水预报,特别是克服了模式降水预报和MOS方法预报中空报率较高的现象,达到了较好的预报效果。
  • 图  1  交叉验证示意图

    Fig. 1  The sketch map of cross validation

    图  2  2006年4-9月各方法晴雨预报检验评分对比

    (a)24 h TS评分,(b)24 h空报率,(c)24 h概括率,(d)48 h TS评分,(e)48 h空报率,(f)48 h概括率

    Fig. 2  Comparisons of results from 4 methods to prediction of 0 mm from Apr to Sep in 2006

    (a)24 h TS,(b)24 h empty rate,(c)24 h summary rate,(d)48 h TS,(e)48 h empty rate,(f)48 h summary rate

    图  3  2006年4-9月各方法大于或等于10 mm降水预报检验评分对比

    (a)24 h TS评分,(b)24 h空报率,(c)24 h概括率,(d)48 h TS评分,(e)48 h空报率,(f)48 h概括率

    Fig. 3  Comparisons of results from 4 methods to prediction of more than 10 mm from Apr to Sep in 2006

    (a)24 h TS,(b)24 h empty rate,(c)24 h summary rate,(d)48 h TS,(e)48 h empty rate,(f)48 h summary rate

  • [1] 刘还珠, 赵声蓉, 赵翠光, 等.国家气象中心气象要素的客观预报——MOS系统.应用气象学报, 2004, 15(2):181-191. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20040223&flag=1
    [2] 陆如华, 何于班.卡尔曼滤波方法在天气预报中的应用.气象, 1994, 20(9):41-46. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX409.008.htm
    [3] 林健玲, 金龙, 彭海燕.区域降水数值预报产品人工神经网络释用预报研究.气象科技, 2006, 34(1):12-17. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKJ200601002.htm
    [4] 刘还珠, 汤桂生.暴雨落区预报实用方法.北京:气象出版社, 2000:103-107; 137-139.
    [5] 黄嘉佑.气象统计分析与预报方法.北京:气象出版社, 2000:103-107.
    [6] 刘爱鸣, 潘宁, 邹燕, 等.福建前汛期区域暴雨客观预报模型研究.应用气象学报, 2003, 14(4):419-429. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20030452&flag=1
    [7] 岳彩军, 寿亦萱, 寿绍文.湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中应用研究.应用气象学报, 2007, 18(5):666-675. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=200705101&flag=1
    [8] 赵声蓉, 裴海英.客观定量预报中降水的预处理问题.应用气象学报, 2007, 18(1):21-28. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20070104&flag=1
    [9] 陈力强, 韩秀君, 张立祥.基于MM5模式的站点降水预报释用方法研究.气象科技, 2005, 31(5):268-272. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXKJ200305002.htm
    [10] Cover T M, Hart P E. Nearest neighbor pattern classification. IEEE Trans on Inf Theory, 1967, 13:21-27. doi:  10.1109/TIT.1967.1053964
    [11] 翟宇梅, 赵瑞星.概率天气预报的K近邻非参数估计仿真模型.系统仿真学报, 2005, 17(4):786-788. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XTFZ200504004.htm
    [12] 邵明轩, 刘还珠, 窦以文.用非参数估计技术预报风的研究.应用气象学报, 2006, 17(增刊):125-129. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX2006S1017.htm
    [13] 车军辉, 李德生, 李玉华.数值预报产品释用业务系统历史数据存储与检索.应用气象学报, 2006, 17(增刊):152-156. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX2006S1022.htm
    [14] Bjarne K Harksen, Denis Riordan. Weather Prediction Using Casebased Reasoning and Fuzzy Set Theory. Master of Computer Science Thesis, Technical University of Nova Scotia, Halifax, Nova Scotia, Canada, 2001.
    [15] 郑烇, 王俊普, 蔡庆生.一种基于时间范例的预测技术.南京大学学报(自然科学), 2003, 39(2):159-164. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NJDZ200302003.htm
  • 加载中
图(3)
计量
  • 摘要浏览量:  3539
  • HTML全文浏览量:  736
  • PDF下载量:  2358
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2007-10-18
  • 修回日期:  2008-03-27
  • 刊出日期:  2008-08-31

目录

    /

    返回文章
    返回