基于微气象与卫星遥感数据的微气象灾害预警方法及系统

本发明属于气象灾害预警，具体涉及基于微气象与卫星遥感数据的微气象灾害预警方法及系统。

背景技术：

1、我国电网规模大、覆盖面广，难免穿越各类复杂的地形环境，一些特殊的微地形环境极易引发灾害性气象，对电网的安全、经济、稳定运行构成严重威胁。微气象条件下可引发雨凇和雾凇、冻雨等情况，易使架空输电线路积冰，或大雪积压在架空输电线路上，当厚度足够大时可能引发倒塌和断线；局部微气象条件下引发的大风，飕线风或龙卷风，可引发架空输电线路倒塌事故；雷击灾害易造成线路跳闸；雾天和毛毛细雨等可能产生污秽闪络情况，降低绝缘子绝缘水平，进而引发短路事故；局部暴雨造成杆塔倾斜或电气设施受损，从而导致停电发生；较大直径的冰雹可能直接对电力设施造成物理损坏。

2、通过全面深入分析和总结历年各地区发生的各种自然灾害，以及灾害对电网造成的严重影响，关于电网各类自然灾害的风险评价、判识方法不断出现，为电网灾害的灾前预测预警，灾中快速定位，灾后自愈的技术和管理措施提供了依据。在此基础上，相应的电网灾害应对应用系统也不断被开发出来，提高电网在防自然灾害能力，减少故障停电，提高供电可靠性，进而加强了电网的健壮性，保证了电网安全经济运行。

3、因此，有必要提出基于微气象与卫星遥感数据的微气象灾害预警方法及系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

4、本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本发明背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于微气象与卫星遥感数据的微气象灾害预警方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于微气象与卫星遥感数据的微气象灾害预警系统，包括：数据采集模块、特征筛选模块、模型建立模块、用户界面模块、系统管理模块，所述数据采集模块用于获取微气象与卫星遥感数据，所述特征筛选模块用于从数据中提取有用的特征并选取核心特征，所述模型建立模块建立预测模型来预测微气象灾害的发生概率或程度，所述用户界面模块通过交互界面向用户展示灾害预测信息，所述系统管理模块用于管理用户权限及使用记录。

4、优选的，所述数据采集模块包括微气象数据采集和卫星遥感数据采集，所述微气象数据采集通过气象站、传感器网络获取实时的微气象数据，所述卫星遥感数据采集利用卫星遥感技术获取地表信息，所述数据采集模块将接收的全部数据信息存储至数据库，所述微气象数据包括湿度、温度、风速、降水量等，所述卫星遥感数据包括地表温度、植被指数、云覆盖度等。

5、优选的，所述数据库包括基础地理信息数据库、地质数据库、气象数据库、电力系统数据库，且在各数据库之间建立沟通共享机制，采用标准的数据接口以无障碍沟通共享数据信息。

6、优选的，所述特征筛选模块在提取特征前对数据进行预处理，所述预处理包括数据清洗、数据整合、数据校正，同时对卫星遥感影像进行预处理，以方便遥感影像的使用，所述特征筛选模块以最具代表性和预测能力为基础条件选择核心特征。

7、优选的，所述卫星遥感影像预处理包括计算辐射率、反射率、几何校正、重采样、影像裁剪，由于卫星传感器自身的灵敏度、大气散射和天气等因素，传感器测量得到的值与真实光谱反射率及辐射亮度有差异，而消除这些差异的过程称为辐射校正，一般来说modis传感器使用ccd推扫的方式成像时，同一幅影像像元的失真基本一样，可以用线性公式(2-1)表示：

8、gi＝gaini·gi+offseti (2-1)

9、式中：gi为像元校正后的辐射值，gi为传感器的测量值，gaini和offseti为像元的增益和偏移量，这两个参数由卫星遥感影像按波段不同来提供，读取影像后使用公式(2-1)可以得到地表校正后的辐射率和反射率。

10、优选的，所述几何校正需要先确定映射变换公式，然后根据公式对影像进行重采样，多项式映射用式(2-2)和(2-3)表示：

11、

12、

13、式中：ai和bi为n次多项式的系数，校正后的空间像元坐标为(u,v)，(x,y)为(u,v)在原始影像中对应的地理位置，一般选择n＝3就能满足精度和计算量的平衡，也能取得很好的效果，确定式(2-2)和(2-3)的系数后需要对像元进行重采样，这里采用双线内插法重新计算校正后像元的灰度值。

14、优选的，所述影像裁剪主要是排除卫星遥感影像中不需要使用的区域，这里采用矢量裁剪方式对卫星遥感影像进行裁剪，所述矢量裁剪是通过在卫星遥感影像上叠加矢量图层来进行不规则图形的裁剪，这需要读取相应的矢量图像和对应的坐标投影信息。

15、优选的，所述模型建立模块基于灾害成灾因子(核心特征)结合地理空间数据信息、灾害案例，构建多种灾害的预测预警分析模型，所述模型建立模块根据预测预警分析模型输出的结果评估灾害的风险程度，并生成对应的预警信息及时发布给相关人员。

16、优选的，所述风险程度和预警信息使用国家气象预警等级，如常见的蓝(一般)、黄(较重)、橙(严重)、红(特别严重)，或者雷电预警：黄色(一级)、橙色(二级)、红色(三级)，同时预警信息包括预测的灾害发生时段、范围、可能造成的影响等信息，也包含一些针对灾害的处理措施和人员安排信息。

17、优选的，所述用户界面模块采用可视化技术将实时的微气象数据和卫星遥感数据展示给用户，并且展示生成的预警信息包括风险程度、预警内容、建议措施，所述用户界面模块为相关人员提供辅助性决策建议，包括影响范围分析、停电范围分析、施工难度分析。

18、优选的，所述系统管理模块管理系统中的数据存储、备份和清理，所述系统管理模块生成记录系统操作日志便于追踪和排查故障，所述系统管理模块监测并展示电力设备的运行状况，同时提供历史回放、统计分析功能。

19、基于微气象与卫星遥感数据的微气象灾害预警方法，包括：

20、s1：收集微气象数据并获取卫星遥感数据，将两者整合为统一的数据集；

21、s2：从数据集中提取与选择特征，利用特征数据建立预测预警分析模型；

22、s3：根据模型预测结果和特征评估灾害的潜在风险，生成灾害预警信息；

23、s4：发布微气象灾害预警信息给相关人员，制定应对策略和紧急预案。

24、优选的，所述在s1中对数据进行处理，包括去除异常值、填补缺失值、数据标准化，所述在s2中使用历史数据训练预测预警分析模型，并根据训练反馈调整模型参数以提高预测准确性，所述在s3中根据区域实际微气象数据来设定预警阈值，同时根据预测结果调整和优化模型。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、本发明基于微气象和卫星遥感数据，利用预测预警分析模型对气象灾害实时准确监测、预警，得出灾害的风险程度判断灾害天气的影响范围，将预警信息和策略措施发送给电网工作人员，为电网工作人员防灾、抗灾、减灾提供数据支撑，进而合理地安排电网设施，保障电网安全稳定运行。

27、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。