CN103823254A - 道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统 - Google Patents

道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统 Download PDF

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CN103823254A CN201410017480.2A CN201410017480A CN103823254A CN 103823254 A CN103823254 A CN 103823254A CN 201410017480 A CN201410017480 A CN 201410017480A CN 103823254 A CN103823254 A CN 103823254A
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Abstract

本发明公开了一种道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统。所述一种道路气象预报方法包括：将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域；获取每一所述网格状区域内的常规气象预报；获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地相关参数；根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内路面降水相态、路面温度、道路路面状况以及出行能见度的至少其中之一。本发明所述方法及系统，相对于现有的道路交通气象预报，可以提供更加专业且更加符合实际情况的道路气象预报，以提高出行安全性。

Description

道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统
技术领域
本发明涉及气象领域的预报技术，尤其涉及一种道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统。
 
背景技术
现有的常规气象预报，预报的主要是气温高低、降雪、降雨或晴朗、湿度、有无风以及风力大小等。现有的这种气象预报，对于驾车出行的人来说，是一个很泛化的印象。驾驶者不知道能见度、道路的湿滑度、道路路面温度、道路近地面风速，很难以根据现有的天气预报，提前做出相应的出行准备，以防止交通安全事故的发生，故提出一种专业的道路气象预报方法，是现有技术亟待解决的问题。
 
发明内容
（一）要解决的技术问题
至少解决上述问题的其中之一，本发明实施例提供了一种道路气象预报方法及装置、道路气象预报显示方法及装置，以提供更加符合出行需求的道路专业气象预报。
（二）技术方案
本发明第一方面提供一种道路气象预报方法，所述方法包括：
将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域； 
获取每一所述网格状区域内的常规气象预报； 
获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地参数；
根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内路面降水相态、降水强度、路面温度、道路路面状况、出行能见度以及道路出行安全等级的至少其中之一。
优选地，所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的路面降水相态包括：
根据从所述常规气象预报所获取的降水相态以及历史降水相态观测资料，采用数值模式计算所述网格状区域内获得地面层雨水混合比qrain，冰混合比qice、雪混合比qsnow和霰混合比qgraup；
采用如下公式计算降水相态snf；
snf＝（qsnow+qice+qgraup）/qpr,  
其中,qpr=qrain+qsnow+qice+qgraup
snf≥C1,则路表路面降水相态为雪；0<snf<C1则降水相态为雨夹雪；snf＝0则路面降水相态为雨。
优选地，所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的道路路面状况包括：
采用如下公式组计算路面路表温度                                                
Figure 336209DEST_PATH_IMAGE001
; 
Figure 191032DEST_PATH_IMAGE002
Figure 970769DEST_PATH_IMAGE003
Figure 552929DEST_PATH_IMAGE004
Figure 367301DEST_PATH_IMAGE005
其中，所述
Figure 127447DEST_PATH_IMAGE006
为从所述常规气象预报中指定时间内的表面辐射通量；所述
Figure 394480DEST_PATH_IMAGE007
为从所述常规气象预报中指定时间内的向下短波辐射；所述
Figure 780331DEST_PATH_IMAGE008
为从所述常规气象预报中指定时间内的向上长波辐射 ；所述 
Figure 449210DEST_PATH_IMAGE009
为Stefan-Boltzmann常数；所述
Figure 380257DEST_PATH_IMAGE010
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地表温度；所述
Figure 134586DEST_PATH_IMAGE011
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面反射率；所述
Figure 52689DEST_PATH_IMAGE012
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面长波发射率；所述
Figure 576075DEST_PATH_IMAGE013
为道路路面反射率；所述
Figure 5919DEST_PATH_IMAGE014
为道路路面的长波反射率。
根据所述降水相态、道路路面历史状况以及道路表面温度，预测道路路面状况。
优选地，所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的出行能见度包括：
采用如下公式获取每一所述网格状区域内的能见度基本值；
Vis=-lna1/( a2*Clc**a3+a4*Clp**a5+a6*Cfc**a7+a8*Cfp**a9))
其中，所述Vis 为能见度基本值；所述Clc为从所述常规气象预报中所获取的云水密度；所述Clp为从所述常规气象预报中所获取的雨水密度； 所述Cfc为从所述常规气象预报中所获取的云冰密度；所述Cfp为从所述常规气象预报中所获取的雪密度；
所述*为乘法运算，所述**为指数运算；
所述a1为第一参数；所述a2为第二参数；所述a3为第三参数；所述a4为第四参数；所述a5为第五参数；所述a6为第六参数；所述a7为第七参数；所述a8为第八参数；所述a9为第九参数；
根据所述能见度基本值、从所述常规气象预报中所获取的降水相态的量与强度以及空中悬浮物密度，确定出行能见度。
本发明第二方面提供一种道路天气预报显示方法，用以上述道路气象预报方法所形成的预报结果，所述方法包括：
在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
接收查询指令；
根据所述查询指令，查询所述道路气息预报结果；生成查询结果；
在所述地图上显示出有色线条绘制出的所述道路气象预报结果、以图标显示道路气象预警信息以及显示所述查询结果。
本发明第三方面提供一种道路气象预报系统，所述系统包括：
划分单元，用以将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域；
土地相关参数获取单元，用以获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地相关参数； 
常规气象预报获取单元，用以获取每一所述网格状区域内的常规气象预报； 
数据处理单元，用以根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内路面降水相态、降水强度、路面温度、道路路面状况、出行能见度以及道路出行安全等级的至少其中之一。
优选地，所述数据处理单元包括：
第一处理模块，用以根据从所述常规气象预报所获取的降水以及历史降水相态观测资料，采用数值模式计算所述网格状区域内获得地面层雨水混合比qrain，冰混合比qice、雪混合比qsnow和霰混合比qgraup； 
采用如下公式计算降水相态snf；
snf＝（qsnow+qice+qgraup）/qpr,  
其中,qpr=qrain+qsnow+qice+qgraup
snf≥C1,则路表路面降水相态为雪；0<snf<C1则降水相态为雨夹雪；snf＝0则路面降水相态为雨
优选地，所述数据处理单元还包括：
第二处理模块，用以采用如下公式组计算路路表温度
Figure 185227DEST_PATH_IMAGE001
，且根据所述降水相态、道路路面历史状况以及道路表面温度，预测道路路面状况; 
Figure 460351DEST_PATH_IMAGE002
Figure 290773DEST_PATH_IMAGE003
Figure 625939DEST_PATH_IMAGE004
Figure 292544DEST_PATH_IMAGE005
其中，所述
Figure 371358DEST_PATH_IMAGE006
为从所述常规气象预报中指定时间内的表面辐射通量；所述
Figure 869336DEST_PATH_IMAGE007
为从所述常规气象预报中指定时间内的向下短波辐射；所述
Figure 827933DEST_PATH_IMAGE008
为从所述常规气象预报中指定时间内的向上长波辐射 ；所述 
Figure 778572DEST_PATH_IMAGE009
为Stefan-Boltzmann常数；所述
Figure 598760DEST_PATH_IMAGE010
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地表温度；所述
Figure 951244DEST_PATH_IMAGE011
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面反射率；所述
Figure 80743DEST_PATH_IMAGE012
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面长波发射率；所述为道路路面反射率；所述
Figure 876978DEST_PATH_IMAGE014
为道路路面的长波反射率。
优选地，所述数据处理单元还包括：
第三处理模块，用以采用如下公式获取每一所述网格状区域内的能见度基本值，且根据所述能见度基本值、从所述常规气象预报中所获取的降水相态的量与强度以及空中悬浮物密度，确定出行能见度；
Vis=-lna1/( a2*Clc**a3+a4*Clp**a5+a6*Cfc**a7+a8*Cfp**a9))
其中，所述Vis 为能见度基本值；所述Clc为从所述常规气象预报中所获取的云水密度；所述Clp为从所述常规气象预报中所获取的雨水密度； 所述Cfc为从所述常规气象预报中所获取的云冰密度；所述Cfp为从所述常规气象预报中所获取的雪密度；
所述*为乘法运算，所述**为指数运算；
所述a1为第一参数；所述a2为第二参数；所述a3为第三参数；所述a4为第四参数；所述a5为第五参数；所述a6为第六参数；所述a7为第七参数；所述a8为第八参数；所述a9为第九参数。
本发明第四方面提供一种道路气象预报显示系统，用以上述道路气象预报系统所形成的道路气象预报结果，所述系统包括：
绘制单元，用以在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
指令接收单元，用以接收查询指令；
查询单元，用以在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
显示单元，用以在所述地图上显示出所述有色线条绘制出的道路气象预报结果、以图标显示道路气象警告信息以及显示所述查询结果。
（三）本发明道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统有益效果：
利用从常规气象预报中所获取的包括温度以及降水相态等参数，通过预先存储的转换关系进行转换，形成包括降水相态、道路路面状况以及出行能见度的道路气象预报结果；显然上述气象信息更能满足出行的需求。在获取到所述降水相态、道路路面状况、出行能见度后可以选择更加适宜的出行工具，提前做好安全防护措施。
附图说明
图1为本发明实施例一所述道路气象预报方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一所述的常规气象预报与道路气象预报的对应关系图；
图3为本发明实施例三所述道路气象预报方法的流程示意图；
图4为本发明实施例四所述道路气象预报系统的结构示意图；
图5为本发明实施例所述道路气象预报方法的数据流转示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一：
如图1所述，本实施例提供一种道路气象预报方法，所述方法包括：
步骤S110：将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域； 
步骤S120：获取每一所述网格状区域内的常规气象预报； 
步骤S130：获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地相关参数；所述土地相关参数还可包括地表反射率、地表发射率、地表粗糙度仪及热惯量和饱和率等与土地相关的参数；
步骤S140：根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内降水相态、降水强度、路面温度、道路路面状况、出行能见度以及道路出行安全等级。
在所述步骤S110中划分所述网格状区域的指定精度，可以根据想获取区域的大小以及所需道路气象预报所需精度来确定。具体如，需要获取全国道路气象预报，则可以采用水平距离为27公里来进行网格状区域划分；若需要获取如东北地区，则可以采用水平距离为9公里来进行网格状区域划分；若需要获取辽宁省的道路气象预报，则可以采用水平距离为3公里来进行网格状划分。在具体的实现过程中，所述网格状区域的划分，还可以网格嵌套来进行。如将东北三省的水平距离为9公里所划分的网格状区域内，再用水平距离为3公里的分辨率来进行划分。
在步骤S120中所获取的常规气象预报为利用中尺度数值模式所获取的常规气象预报。在本实施例中所述常规气象预报，在模式内垂直37层，模式顶层为50Pa，采用自适用时间步长获取的气象预报，预报的未来3小时、9小时、24、小时、36小时、48小时和/或72小时内的常规气象预报，从而采用本实施例中步骤140的转换，生成网格状区域内3小时、9小时、24、小时、36小时、48小时和/或72小时内的道路气象预报。
 在本实施例的S120中获取常规气象预报。
（1）观测资料同化系统选用WRFDA（WRF Data Assimilation)），其背景场误差的生成使用NMC（National Meteorological Center，美国国家气象中心）方法。选取1、4、7、10四个月作为四季的代表月份，以适应背景场误差随季节的变化，进行了参数调整试验
（2）快速循环资料同化系统建立关键参数确定。a. 确定资料同化周期试验：设计6小时（方案1）、3小时（方案2）、1小时（方案3）三种资料同化周期，冷启动周期统一为24小时。b. 确定冷启动周期试验：设计48小时（方案1）、36小时（方案2）、24小时（方案3）三种冷启动周期，同化周期统一为3小时。c. 外部循环背景场误差调整的试验：设计为WRFVAR外部循环增加到3个，在每个循环中，应用不同的背景场误差调整系数。
方案1：只用1层外部循环，作为对比。
方案2：第一个外部循环取尺度系数（len_scaling）为1.0，误差系数（var_scaling）为1.5；第二循环尺度系数和误差系数分取别0.5和1.0；第三个循环分别为0.25和0.5，只同化所有数据。
方案3：考虑到高空观测和地面观测的数据密度有很大的差别，因此高空数据取的尺度系数和误差系数都较大，以便使得更多的观测同化进来。第一个外部循环取尺度系数为1.0，误差系数为1.5，只同化探空数据；第二循环尺度系数和误差系数分取别0.5和1.0，同化所有数据；第三个循环分别为0.25和0.5，只同化地面和雷达数据。
经过大量试验，得到如下结果：
a. 日常业务中每3小时同化一次观测数据，24小时冷启动一次。
b. 在变分同化中，使用了3层外部循环适当的外部循环背景场误差调整，第1层取尺度系数为1.0，误差系数为1.5；第2层分别为0.5和1.0；第3层分别为0.25和0.5。
在所述步骤S130中获取网格状区域各处土地类型等土地相关参数的方法有多种，在本实施例中可以采用所述中尺度数值模块来获取。通常在所述中尺度数值模块将地表分为森林、灌木、农田、城市、水以及沙漠等24类。常规气象预报根据土地类型所形成的地面温度，与道路表面的温度差异大，而道路表面的温度，将直接影响道路的路面状况。如温度高，柏油马路将变得很软，从而将影响行车。此外路面温度是判断路面积水、结冰的重要因子，上述状况对车辆的出行的影响很大。
进一步地，本实施例还具体的提供了降水相态、道路路面状况、出行能见度以及云水含量的转换方法。
所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报、所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的路面降水相态包括：
根据从所述常规气象预报所获取的降水以及历史降水相态观测资料，采用数值模式计算所述网格状区域内获得地面层雨水混合比qrain，冰混合比qice、雪混合比qsnow和霰混合比qgraup；进
采用如下公式计算降水相态snf；
snf＝（qsnow+qice+qgraup）/qpr,  
其中,qpr=qrain+qsnow+qice+qgraup
snf≥C1,则降水相态为雪；0<snf<C1，则降水相态为雨夹雪；snf＝0则降水相态为雨。
所述C1值可以通过仿真或从历史取值中获取，在本实施例中所述snf可选值0,85。
所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的道路路面状况包括：
采用如下公式组计算路表温度
Figure 349547DEST_PATH_IMAGE001
Figure 649948DEST_PATH_IMAGE002
Figure 575178DEST_PATH_IMAGE003
Figure 737169DEST_PATH_IMAGE004
Figure 798666DEST_PATH_IMAGE005
其中，所述为从所述常规气象预报中指定时间内的表面辐射通量；所述
Figure 682494DEST_PATH_IMAGE007
为从所述常规气象预报中指定时间内的向下短波辐射；所述
Figure 648176DEST_PATH_IMAGE008
为从所述常规气象预报中指定时间内的向上长波辐射；所述 
Figure 829759DEST_PATH_IMAGE009
为Stefan-Boltzmann常数；所述
Figure 206383DEST_PATH_IMAGE010
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地表温度；所述为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面反射率；所述为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的发射率；所述
Figure 911668DEST_PATH_IMAGE013
为道路路面反射率；所述
Figure 272242DEST_PATH_IMAGE014
为道路路面的长波反射率。
根据所述降水相态、道路路面历史状况以及道路表面温度，预测道路路面状况。
在计算路表温度时，可根据包括土地类型的土地相关参数采用能量平衡法计算。采用上述方法所获取路表温度，具有结果精确，计算方便以及便于推广的作用。
所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的出行能见度包括：
第一步：采用如下公式获取每一所述网格状区域内的能见度基本值；
Vis=-lna1/( a2*Clc**a3+a4*Clp**a5+a6*Cfc**a7+a8*Cfp**a9))
其中，所述Vis 为能见度基本值；所述Clc为从所述常规气象预报中所获取的云水密度；所述Clp为从所述常规气象预报中所获取的雨水密度； 所述Cfc为从所述常规气象预报中所获取的云冰密度；所述Cfp为从所述常规气象预报中所获取的雪密度；
所述*为乘法运算，所述**为指数运算；
所述a1为第一参数；所述a2为第二参数；所述a3为第三参数；所述a4为第四参数；所述a5为第五参数；所述a6为第六参数；所述a7为第七参数；所述a8为第八参数；所述a9为第九参数。
在本实施例中所述第一参数到第九参数的取值可以是根据仿真模型以及实际测量的历史数据来获取的。在本实施例中提供一组优选值。所述a1为0.02；所述a2为144.7；所述a3为0.88；所述a4为2.24；所述a5为0.75；所述a6为327.8；所述a7为1.0；所述a8为10.36；所述a9为0.7776。
第二步：由于降水能够直接影响能见度，因此通过从常规气象预报中所获取的降水相态和降水强度对能见度基本值进行订正。如果是降雨，再根据小时雨强与能见度的关系，获取雨强能见度。将雨强能见度与能见度基本值相比，取两者中较低者中为订正后的能见度。如果是降雪，则根据降雪分级与能见度的关系获取雪强能见度；根据降雪的等级与能见度的关系，修订所述能见度基本值，得到订正后的能见度。 
第三步，利用悬浮物的密度，对能见度的预报，将该预报值与第二步中所得到的能见度值进行比较，对能见度值进行进一步修正，得到的出行能见度。在网状区域内能见度低值为对应的出行能见度。所述悬浮物包括雾以及霾等。
使用从常规气象预报中所获取12h积分云水输出和相对应的观测云量进行曲线拟合，确定云量的诊断公式为：
Tc=(Cint/1.5)0.08*8，
其中Cint为垂直积分云水含量（包括云水、云冰），Tc 为云量。使用本实施例所述的方法对不同预报时刻的预报进行诊断，获得各时段模式运行区域网格点的云量预报。
本实施例所述的道路气象预报方法，相对于现有的常规气象预报方法，更能反应道路气象的实际情况，为用户出行提供更加准确的道路气象预报，以尽早防范出现安全。
图2所述，为常规气象预报与本实施例所述道路气象预报之间的转换关系。其中，标号101表示的为从常规气象预报获取的常规气象参数；标号102为常规气象预报的转换器或已存储的转换关系；标号103为所述常规气象预报经所述标号102转换后，生成的道路气象预报结果。所述道路气象预报结果可存储在道路气象预报的数据库。
以下是基于本实施例所述的道路气象预报方法的应用。
表1为道路气象预报数据的判定标准列表，包括气象预报和道路专业气象预报两部分。道路气象预报包括气温、降水、风、湿度、云量，按数值和等级分类两种形式给出。如按数值给出的道路气象预报有：降水量、风向、湿度、气温；按等级给出的道路气象预报有：风速分级、降水分级。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE015
道路气象预报内容包括降水相态与降水强度及其影响、路面温度及其影响、风及其影响、路面状况、道路能见度以及行车安全等级等数据。
以下是提供关于道路气象的相关规定。
第一：显著天气现象：
定义显示五种天气现象，分别为：雨、雪、雾、大风、极端温度。按从1到5分为五个级别，如有雨和大风共存时，显示级别高的，即显示为雨。其具体应用显示平台有详细说明。
第二： 云量分类：
云量预报值为0到10，转换结果为0-1记为晴天；2-4为少云；5-8为多云；9-10为阴天。
第三：按气象分级分类：
对模式提供的预报量按气象分级进行分类，些量包括：风速、1小时降水、3小时降水、12小时降水、雾和能见度。具体判定计算按气象分级给出的数值进行。（分级表略）
第四：横风风速计算：
目前按平均风速大于7级，瞬时风速大于15m/s做为横风危险提示界线。
第五：路面高温分类：
表2给出了路面高温的分类，按照该规则制作路面高温对道路交通运行影响程度的专业预报。
表2
等级 划 分 标 准 对高速公路交通运行的影响
1级 55℃≤T＜62℃ 稍有影响
2级 62℃≤T＜68℃ 有一定影响
3级 68℃≤T＜72℃ 有较大影响
4级 T ≥72℃ 有严重影响
  第六： 风速影响分级见表3。
表3
等级 划 分 标 准 对高速公路交通运行的影响
1级 平均风5级～6级或阵风7级 稍有影响
2级 平均风7级或阵风8级 有一定影响
3级 平均风8级或阵风9级～10级 有较大影响
4级 平均风≥9级或阵风≥11级 有严重影响
  第七：安全行车等级   见表4。
表4
等级 安全指数 影响因子
1 安全 晴、多云、阴、能见度>10km；低温≥2℃、高温≤30℃；风力 0-2级
2 较安全 烟幕、浮尘、轻雾、1Km＜能见度≤10Km；30℃＜高温≤37℃；低温＜2℃；风力3-4级
3 基本安全 小雨；中雨；小雪、阵雪及小雪后一天；扬沙、雾、500m＜能见度≤1Km；高温>37℃；风力5-6级
4 不太安全 中雪、大雪；中雪后1-3天；大雪后1-3天；雨夹雪；大雨；大雾、沙尘暴、风力7 - 8级；50m＜能见度≤500m
5 不安全 大雪；暴雨；浓雾、强沙尘暴、风力8级以上；能见度≤50m
第八： 路面状况分类及判断方法：
当前时刻路面状况判断：小雨为潮湿；中雨或小雪且地温大于零或雨夹雪且地温大于零为积水；小雨且地温小于零或雨夹雪且地温小于零为冰；降雪且地温小于零为雪；其它为干燥。
三小时内道路路面状况判断见表5。
表5
Figure 846311DEST_PATH_IMAGE016
对于路面温度零度左右，降水结束后一段时间内积水、冰、雪的影响要考虑延长到6至12小时。
积水：6小时前积水，之后无降水且路面温度大于零度，则当前路面已干燥；6小时前积水，之后无降水且路面温度在-8度到零度之间，则当前路面仍为积水；
12小时前积水，之后无降水且路面温度小于零度，则当前路面结冰。
冰：6小时前路面有冰，之后无降水且路面温度大于零度，则当前路面已干燥；12小时前路面有冰，之后无降水且路面温度小于零度，则当前路面结冰。
雪：12小时前路面有雪，之后无降水且路面平均温度大于零度，则当前路面积水；12小时前路面有雪，之后无降水且路面平均温度很快由零上变为零下，则当前路面结冰。
综合上述，本实施例所述的道路气象预报，通过将常规气象预报转换成出行能见度、道路路面状况以及路面降水相态等预报参数，从而相对于现有的常规气象预报，提供更加符合出行的需求的道路气象预报结果，以方便行人的出行，及时的防范出行安全。
实施例二：
本实施例提供一种道路天气预报显示方法，可以用来显示各种气象预报，尤其适用于用以显示实施例一中所述道路气象预报方法所形成的预报结果，所述方法包括：
在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果，以图标提供显示道路气象预警信息；
接收查询指令；
根据所述查询指令，查询所述道路气息预报结果，生成查询；
在所述地图上显示出有色线条绘制出的所述道路气象、以图表的方式显示道路气象预警信息以及所述单点道路气息预报结果。
所述查询指令可以用来同时查询多个地方的道路气象预报结果，也可以查询其中一个的道路气象预报结果。每一地方的道路气象预报结果的显示，都可以用单点道路气象预报结果。每一个单点道路气象预报结果包括该地方所对应网格状区域的出行能见度、道路路面状况、地表温度以及地表降水相态等部分或全部的信息。
利用这种道路气象预报显示方法，将地图对应的地理区域与道路气象相结合，反应更加直观。显示所述单点道路气象预报以弹出的信息窗口来实现的。优选的所述信息窗口可是时间序列表；具体的包括一个平面坐标系；横坐标表示的为时间，可以表示未来的一段时间（具体的如未来72小时）；纵坐标表示的为采用本实施例所述的道路气象预报方法所获取的道路气象预报结果。所述道路气象预报结果包括: 距离地表2m处空气温度、路面温度、降水量、风速、能见度、湿度、道路湿滑等级等多项要素；上述参数可以以颜色区分显示在同一时间序列表中。
采用这种显示方式，具有显示简便，用户可简便的获取各地区指定时间的道路气象预报结果。
实施例三：
如3所述，本实施例提供一种道路气象预报系统，所述系统包括：
划分单元110，用以将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域；
土地相关参数获取单元120，用以获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地相关参数；
常规气象预报获取单元130，用以获取每一所述网格状区域内的常规气象预报； 
数据处理单元140，用以根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内路面降水相态、降水强度、路面温度、道路路面状况、出行能见度以及道路出行安全等级的至少其中之一。
所述划分单元以及数据处理单元的物理结构都可以是包括至少一个处理器、存储介质、至少一个通信接口以及将数据总线的装置。所述存储介质上存储有软件或固件。当所述处理器运行所述存储介质上的软件或固件的时候，至少可以实现将预报区域划分为若干个网格状区域以及根据常规气象预报转换成道路气象预报的。存储有软件或固件的存储介质优选为非瞬间存储介质，如ROM。所述通信接口可以为有线或无线接口，用以与外界进行通信。所述总线连接所述处理器、存储介质以及通信接口，实现装置的内部通信。
在具体的实现过程中，所述数据处理单元140可为实现上述转换功能的转换器或转换芯片。
所述土地相关参数获取单元的物理结构可以是通信接口，从外设上接收各网格状区域的土地类型，也可以包括如卫星、空中拍摄装置，通过图片反演出土地类型等具体结构。
所述常规气象预报获取单元的物理结构同样的可以仅是通信接口，用以从外设接收常规气象预报结果或直接为常规气象预报装置。所述产常规气象预报装置包括卫星以及处理器等结构。在本实施例中优选采用中尺度数值模块的常规气象预报装置。
本实施例所述的道路气象系统，相对于现有常规气象系统，能提供更加符合出行需求的道路气象预报结果，以方便用户的出行，以提前作为安全预防。本实施例所述的道路气象系统为实施例一所述的道路气象预报方法，提供了实现的具体物理装置，能实现实施例一中任意一种技术方案所述的道路气象预报。
作为本实施例的进一步改进，本实施例进一步的细化了
所述数据处理单至少元包括第一处理模块、第二处理模块以及第三处理模块。
第一处理模块，用以根据从所述常规气象预报所获取的降水相态以及历史降水相态观测资料，采用数值模式计算出所述网格状区域内获得地面层雨水混合比qrain，冰混合比qice、雪混合比qsnow和霰混合比qgraup；进而
采用如下公式计算降水相态snf；
snf＝（qsnow+qice+qgraup）/qpr,  
其中,qpr=qrain+qsnow+qice+qgraup
snf≥C1,则降水相态为雪；0<snf<C1，则降水相态为雨夹雪；snf＝0则降水相态为雨。
第二处理模块，用以采用如下公式组计算路表温度
Figure 153796DEST_PATH_IMAGE001
，并根据所述降水相态、道路路面历史状况以及道路表面温度，预测道路路面状况; 
Figure 44392DEST_PATH_IMAGE018
Figure 34256DEST_PATH_IMAGE019
Figure 643092DEST_PATH_IMAGE020
其中，所述
Figure 754268DEST_PATH_IMAGE006
为从所述常规气象预报中指定时间内的表面辐射通量；所述为从所述常规气象预报中指定时间内的向下短波辐射；所述为从所述常规气象预报中指定时间内的向上长波辐射 ；所述 
Figure 15988DEST_PATH_IMAGE009
为Stefan-Boltzmann常数；
Figure 665275DEST_PATH_IMAGE010
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地表温度；所述
Figure 530463DEST_PATH_IMAGE011
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面反射率；所述为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的发射率；所述
Figure 439699DEST_PATH_IMAGE013
为道路路面反射率；所述
Figure 627098DEST_PATH_IMAGE014
为道路路面的长波反射率。
第三处理模块，用以采用如下公式获取每一所述网格状区域内的出行能见度；
Vis=-lna1/( a2*Clc**a3+a4*Clp**a5+a6*Cfc**a7+a8*Cfp**a9))
其中，所述Vis 为出行能见度；所述Clc为从所述常规气象预报中所获取的云水密度；所述Clp为从所述常规气象预报中所获取的雨水密度； 所述Cfc为从所述常规气象预报中所获取的云冰密度；所述Cfp为从所述常规气象预报中所获取的雪密度；
所述*为乘法运算，所述**为指数运算；
所述a1为第一参数；所述a2为第二参数；所述a3为第三参数；所述a4为第四参数；所述a5为第五参数；所述a6为第六参数；所述a7为第七参数；所述a8为第八参数；所述a9为第九参数。
所述第一处理模块、第二处理模块以及第三处理模块分别对应一个处理器或对应同一处理器的不同线程或不同的处理时间单元，完成常规气象预报到本发明所述的道路气象预报结果的转换。
本实施例所述的道路气象预报系统，采用上述结构可以简便的将常规气象预报转换成道路气象预报，转换简便，获得的预测结果准确且提供了更加专业的道路气象预报结果，以供行人提前进行安全预防。
实施例四：
如图4所示，本实施例提供一种道路气象预报显示系统，用以显示实施例三中系统形成的道路气象预报结果，所述显示系统包括：
绘制单元210，用以在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
指令接收单元220，用以接收查询指令；
查询单元230，用以根据所述查询指令，查询所述道路气象预报结果，生成查询结果；
显示单元240，用以在所述地图上显示出所述有色线条绘制出的道路气象预报结果、以图标显示道路气象预警信息以及显示查询结果。
所述绘制单元210的具体物理结构，可以是处理器将各网格状区域内的道路气象预报结果，根据预先设置的映射关系，采用不同颜色或不同密度的线条来表示道路气象预报结果，从而方便用户的查看，采用视觉区分，区分简便。
所述指令接收单元220的具体物理结构，可以是有线或无线的接口，用以接收查询指令；所述查询指令可以是对一个或多个网格状区域的道路气象的查询。
所述查询单元230的物理结构同样的可以是一个或多个处理器，可以用于道路气象的查询。
所述显示单元240的物理结构可为各种显示器。各单元之间的连接关系如图4所示。
本实施例所述的道路气象预报显示系统，提供了一个很好的道路气象预报结果的显示，方便用户的查询。
在具体的实现过程中所述的道路气象预报显示系统，可以是一个单独的装置，也可以是集成在其他设备的装置。具体如，当所述道路气象预报显示系统为单独的装置时可以是一个或多个服务器的显示平台。再如，当所述道路气象预报显示系统为集成在导航仪上的装置。驾驶员在查询到达一个地方的路线时，同时在该地方上显示了道路气象预报结果，不仅能告知驾驶员行车路线，而且能体现预先知道道路出行安全。
基于本发明的实施例一至实施例四，形成道路气象预报的数据处理流程如图5中所示。首先利用中尺度数值模块将卫星等装备采集的气象数据，转换成常规道路气象预报，形成常规道路气象预报结果存储在数据库。所述服务平台用来与用户或管理人员进行数据交互，用户向服务平台所提交的数据中包括服务要求。所述服务要求可以是网格状区域划分的精度、指定的预报区域以及想获取的道路气象预报结果，具体如指定需要获取出行能见度、道路路面状况和路面降水相态等其中的一个或多个。
从数据库获取常规气象预报结果数据，从服务平台接收服务要求，再根据预先存储的转换关系，转换成道路气象预报结果从而完成数据处理。再完成数据处理之后显示道路气象预报结果。
 
综合上述，本发明所提供的道路气象预报方法及系统、道路气象预报显示方法及系统，相对于现有的常规气象预报方法及系统，提供了更加专业、更加精确的道路气象预报结果，以供出行的需求。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：（方法的步骤），所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。”，来保护计算机可读取存储介质。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种道路气象预报方法，其特征在于，所述方法包括：将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域； 
获取每一所述网格状区域内的常规气象预报； 
获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地参数；
根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内路面降水相态、降水强度、路面温度、道路路面状况、出行能见度以及道路出行安全等级的至少其中之一。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的路面降水相态包括：
根据从所述常规气象预报所获取的降水相态以及历史降水相态观测资料，采用数值模式计算所述网格状区域内获得地面层雨水混合比qrain，冰混合比qice、雪混合比qsnow和霰混合比qgraup；
采用如下公式计算降水相态snf；
snf＝（qsnow+qice+qgraup）/qpr,  
其中,qpr=qrain+qsnow+qice+qgraup
snf≥C1,则路表路面降水相态为雪；0<snf<C1则降水相态为雨夹雪；snf＝0则路面降水相态为雨。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的道路路面状况包括：
采用如下公式组计算路面路表温度 
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
; 
Figure DEST_PATH_996076DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_552829DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE005
其中，所述
Figure DEST_PATH_381107DEST_PATH_IMAGE006
为从所述常规气象预报中指定时间内的表面辐射通量；所述
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE007
为从所述常规气象预报中指定时间内的向下短波辐射；所述
Figure DEST_PATH_887085DEST_PATH_IMAGE008
为从所述常规气象预报中指定时间内的向上长波辐射 ；所述 
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE009
为Stefan-Boltzmann常数；所述
Figure DEST_PATH_433604DEST_PATH_IMAGE010
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地表温度；所述
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE011
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面反射率；所述为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面长波发射率；所述
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE013
为道路路面反射率；所述
Figure DEST_PATH_742412DEST_PATH_IMAGE014
为道路路面的长波反射率；
根据所述降水相态、道路路面历史状况以及道路表面温度，预测道路路面状况。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内的出行能见度包括：
采用如下公式获取每一所述网格状区域内的能见度基本值；
Vis=-lna1/( a2*Clc**a3+a4*Clp**a5+a6*Cfc**a7+a8*Cfp**a9))
其中，所述Vis 为能见度基本值；所述Clc为从所述常规气象预报中所获取的云水密度；所述Clp为从所述常规气象预报中所获取的雨水密度； 所述Cfc为从所述常规气象预报中所获取的云冰密度；所述Cfp为从所述常规气象预报中所获取的雪密度；
所述*为乘法运算，所述**为指数运算；
所述a1为第一参数；所述a2为第二参数；所述a3为第三参数；所述a4为第四参数；所述a5为第五参数；所述a6为第六参数；所述a7为第七参数；所述a8为第八参数；所述a9为第九参数；
根据所述能见度基本值、从所述常规气象预报中所获取的降水相态的量与强度以及空中悬浮物密度，确定出行能见度。
5.一种道路天气预报显示方法，其特征在于，用以显示权利要求1-4中所述道路气象预报方法所形成的预报结果，所述方法包括：
在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
接收查询指令；
根据所述查询指令，查询所述道路气息预报结果；生成查询结果；
在所述地图上显示出有色线条绘制出的所述道路气象预报结果、以图标显示道路气象预警信息以及显示所述查询结果。
6.一种道路气象预报系统，其特征在于，所述系统包括：
划分单元，用以将预报区域以指定精度划分为若干个网格状区域；
土地相关参数获取单元，用以获取每一所述网格状区域内的包括土地类型的土地相关参数； 
常规气象预报获取单元，用以获取每一所述网格状区域内的常规气象预报； 
数据处理单元，用以根据预先存储的转换关系、所述常规气象预报以及所述包括土地类型的土地相关参数，获取每一所述网格状区域内路面降水相态、降水强度、路面温度、道路路面状况、出行能见度以及道路出行安全等级的至少其中之一。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：
第一处理模块，用以根据从所述常规气象预报所获取的降水以及历史降水相态观测资料，采用数值模式计算所述网格状区域内获得地面层雨水混合比qrain，冰混合比qice、雪混合比qsnow和霰混合比qgraup； 
采用如下公式计算降水相态snf；
snf＝（qsnow+qice+qgraup）/qpr,  
其中,qpr=qrain+qsnow+qice+qgraup
snf≥C1,则路表路面降水相态为雪；0<snf<C1则降水相态为雨夹雪；snf＝0则路面降水相态为雨。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元还包括：
第二处理模块，用以采用如下公式组计算路路表温度，且根据所述降水相态、道路路面历史状况以及道路表面温度，预测道路路面状况; 
Figure DEST_PATH_494915DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_144202DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_9390DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_335198DEST_PATH_IMAGE005
其中，所述
Figure DEST_PATH_918626DEST_PATH_IMAGE006
为从所述常规气象预报中指定时间内的表面辐射通量；所述
Figure DEST_PATH_106025DEST_PATH_IMAGE007
为从所述常规气象预报中指定时间内的向下短波辐射；所述
Figure DEST_PATH_91299DEST_PATH_IMAGE008
为从所述常规气象预报中指定时间内的向上长波辐射 ；所述 
Figure DEST_PATH_86543DEST_PATH_IMAGE009
为Stefan-Boltzmann常数；所述为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地表温度；所述
Figure DEST_PATH_335308DEST_PATH_IMAGE011
为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面反射率；所述为从所述常规气象预报中所获取的所述网格状区域内的地面长波发射率；所述
Figure DEST_PATH_593431DEST_PATH_IMAGE013
为道路路面反射率；所述为道路路面的长波反射率。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元还包括：
第三处理模块，用以采用如下公式获取每一所述网格状区域内的能见度基本值，且根据所述能见度基本值、从所述常规气象预报中所获取的降水相态的量与强度以及空中悬浮物密度，确定出行能见度；
Vis=-lna1/( a2*Clc**a3+a4*Clp**a5+a6*Cfc**a7+a8*Cfp**a9))
其中，所述Vis 为能见度基本值；所述Clc为从所述常规气象预报中所获取的云水密度；所述Clp为从所述常规气象预报中所获取的雨水密度； 所述Cfc为从所述常规气象预报中所获取的云冰密度；所述Cfp为从所述常规气象预报中所获取的雪密度；
所述*为乘法运算，所述**为指数运算；
所述a1为第一参数；所述a2为第二参数；所述a3为第三参数；所述a4为第四参数；所述a5为第五参数；所述a6为第六参数；所述a7为第七参数；所述a8为第八参数；所述a9为第九参数。
10.一种道路气象预报显示系统，其特征在于，用以显示权利要求6-9中所述道路气象预报系统所形成的道路气象预报结果，所述系统包括：
绘制单元，用以在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
指令接收单元，用以接收查询指令；
查询单元，用以在地图上以采用有色线条绘制出所述道路气象预报结果；
显示单元，用以在所述地图上显示出所述有色线条绘制出的道路气象预报结果、以图标显示道路气象警告信息以及显示所述查询结果。
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