CN115907159A

CN115907159A - 一种相似路径台风的确定方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN115907159A
Application number: CN202211469026.1A
Authority: CN
Inventors: 韩鹏; 郭桂祯; 林森; 阿多; 刘蓓蓓; 王丹丹; 吴瑶瑶; 孙宁; 郭旭东; 关通; 刘旭; 钟琳玲; 王嘉荣
Original assignee: National Disaster Reduction Center Of Emergency Management Department
Current assignee: National Disaster Reduction Center Of Emergency Management Department
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2042-11-22
Also published as: CN115907159B

Abstract

本申请公开了一种相似路径台风的确定方法、装置、设备及介质。其中，该方法通过获取当前台风的路径信息，根据当前台风的路径信息确定当前台风的缓冲区；根据当前台风的路径信息、缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与当前台风具有相似条件的候选台风；根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、当前台风的路径信息和各候选台风的路径信息，对当前台风和各候选台风进行轨迹聚类，确定当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；根据各轨迹相似性，确定与当前台风对应的相似路径台风。本技术方案，以实现对与当前台风对应的相似路径台风进行确定，提高相似路径台风确定的效率、准确性和客观性。

Description

一种相似路径台风的确定方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及台风预警技术领域，尤其涉及一种相似路径台风的确定方法、装置、设备及介质。

背景技术

台风路径是台风在大气运动过程中受气候、地理等复杂因素共同作用的结果，其成因的复杂性导致难以对当前台风路径进行准确分析预警。一般情况下，历史相似路径台风具有和当前台风相似的气候条件、地理条件和影响范围，通过确定与当前台风对应的历史相似路径台风，可以对当前台风的走向、降水、风速等因素的变化进行预测，以实现对当前台风的预计影响范围进行精细化预警，有效减少生命财产损失。

在如何确定相似路径台风的相关技术中，通常采用最近邻距离提取法、关键点相似度法等方法对相似路径台风进行确定。其计算方法单一，没有深入挖掘相似路径台风的分析计算方法，多依赖于人工进行分析，其主观性较强。

因此，如何提供一种能够高效准确客观确定历史相似路径台风的技术方案，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种相似路径台风的确定方法及装置、装置、设备及介质，以对与当前台风对应的相似路径台风进行确定，提高相似路径台风确定的效率、准确性和客观性。

根据本申请的一方面，提供了一种相似路径台风的确定方法，该方法包括：

获取当前台风的路径信息，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区；

根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风；

根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，对所述当前台风和各所述候选台风进行轨迹聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；

根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风。

根据本申请的另一方面，提供了一种相似路径台风的确定装置，该装置包括：

缓冲区确定模块，用于获取当前台风的路径信息，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区；

候选台风确定模块，用于根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风；

轨迹相似性确定模块，用于根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，对所述当前台风和各所述候选台风进行轨迹聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；

相似路径台风确定模块，用于根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风。

根据本申请的另一方面，提供了一种电子设备，该设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请任一实施例所述的相似路径台风的确定方法。

根据本申请的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本申请任一实施例所述的相似路径台风的确定方法。

本申请提供的技术方案，通过获取当前台风的路径信息，根据当前台风的路径信息确定当前台风的缓冲区；根据当前台风的路径信息、缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与当前台风具有相似条件的候选台风；根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、当前台风的路径信息和各候选台风的路径信息，对当前台风和各候选台风进行轨迹聚类，确定当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；根据各轨迹相似性，确定与当前台风对应的相似路径台风。本技术方案，以实现对与当前台风对应的相似路径台风进行确定，提高相似路径台风确定的效率、准确性和客观性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施例一提供的一种相似路径台风的确定方法的流程图；

图2是根据本申请实施例二提供的一种相似路径台风的确定方法的流程图；

图3是根据本申请实施例四提供的一种相似路径台风的确定装置的结构示意图；

图4是实现本申请实施例的一种相似路径台风的确定方法的设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“候选”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的一种相似路径台风的确定方法的流程图，本实施例可适用于对与当前台风对应的相似路径台风进行确定的情况，该方法可以由相似路径台风的确定装置来执行，该相似路径台风的确定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该相似路径台风的确定装置可配置于具有数据处理能力的设备中。如图1所示，该方法包括：

S110、获取当前台风的路径信息，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区。

台风通常在热带地区离赤道平均3-5个纬度外的海面上形成，如南北太平洋、北大西洋或印度洋等。台风的移动主要受大尺度天气系统等影响，最终可能会在海上消散、也可能变性为温带气旋，也有可能登陆陆地后消散。其中，若台风登陆陆地的话，则会对台风所经过的地区造成不同程度的影响及损失。因此，通常会在当前台风到达24小时警戒线或48小时警戒线时，对当前台风的动向进行密切关注，以实现对当前台风未来登陆地区可能造成的影响及损失进行科学预警，尽可能减少因台风而造成的损失。

鉴于上述问题，本发明实施例通过根据当前台风的路径信息对历史台风中定与当前台风相似程度高的相似路径台风设置筛选条件，以实现准确筛选与当前台风相似程度高的相似路径台风。

其中，当前台风的路径信息可以通过台风网定时公布的当前台风信息进行获取，例如可以获取到当前台风的过去经过时间以及过去经过时间对应的移动中心经纬度、最大风速、中心气压、移动方向、移动速度和风圈半径。当前台风的缓冲区可以为根据当前台风移动中心的经纬度所生成的相似路径区域。

作为一种可选的但非限定性的实现方式，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区，可以包括但不限于如下步骤A1至A2的过程：

步骤A1、对所述当前台风的路径信息进行转化，得到所述当前台风的地理信息系统空间数据信息。

其中，地理信息系统(Geographic Information System，GIS)空间数据信息可记录当前台风的空间位置、拓扑关系和几何特征。在本发明实施例中，可通过GIS数据转换器将当前台风移动中心的经纬度信息转化为GIS空间数据信息。

步骤A2、根据所述地理信息系统空间数据信息和预先设定的缓冲区半径，确定所述当前台风的缓冲区。

其中，预先设定的缓冲区半径可根据工作经验进行设定。示例性的，预先设定缓冲区半径为100千米，则以当前台风各移动中心的空间位置点为原点，其半径100千米以内的区域为当前台风的子缓冲区，将各子缓冲区的并集区域作为当前台风的缓冲区。又示例性的，预先设定缓冲区半径为100千米，则对当前台风各移动中心的空间位置点进行连接以形成一条轨迹线，将该轨迹线半径100千米以内的区域作为当前台风的缓冲区。

S120、根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风。

其中，相似条件可为历史台风和当前台风的相似性初筛标准。例如，可以是轨迹相似、时间段相似、等级相似、移动速度相似或者最大风速相似等。

在本发明实施例中，可以通过将缓冲区和各历史台风的路径信息进行叠置分析，即分别将缓冲区信息和各历史台风的路径信息中的各元素进行逻辑运算，并分别根据各历史台风对应的元素运算结果集合生成新要素层。其中，新要素层同时综合了缓冲区和历史台风的路径信息的属性。进而，可根据各叠置分析结果以及相似条件对各历史台风进行初步筛选，即根据新要素层以及相似条件对各历史台风进行初步筛选。

可选的，所述路径信息至少包括台风的等级信息、时间信息以及台风移动中心的位置信息。作为一种可选的但非限定性的实现方式，根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风，可以包括但不限于如下步骤B1至B4的过程：

步骤B1、根据所述当前台风的等级信息和各历史台风的等级信息，确定第一台风。

其中，等级信息可为根据台风移动中心在不同时刻附近地面的最大风速进行划分的等级，包括超强台风、强台风、台风、强热带风暴、热带风暴、热带低压等六个等级。

示例性的，可根据当前台风的最强等级对各历史台风进行筛选。例如，分别确定各历史台风的最强等级，若某历史台风的最强等级低于当前台风的最强等级，则将该历史台风进行剔除；若某历史台风的最强等级等于或高于当前台风的最强等级，则将该历史台风确定为第一台风。

又示例性的，可根据当前台风的等级范围对各历史台风进行筛选。例如，分别确定各历史台风的等级范围，若某历史台风的等级范围和当前台风的等级范围的重合率低于预设重合率阈值，则将该历史台风进行剔除；若某历史台风的等级范围和当前台风的等级范围的重合率等于或高于预设重合率阈值，则将该历史台风确定为第一台风。

步骤B2、根据所述缓冲区的范围和各历史台风移动中心的位置信息，确定第二台风。

其中，根据缓冲区的范围和各历史台风移动中心的位置信息可初步确定各历史台风和当前台风的路径相似程度，剔除路径怪异或路径相似程度低的历史台风。

示例性的，若某历史台风移动中心的位置点均在缓冲区的范围之内，则确定该历史台风为第二台风；若某历史台风移动中心的位置点不全在缓冲区的范围之内，则将该历史台风进行剔除。

又示例性的，若某历史台风移动中心的位置点落入缓冲区范围内的比例超过预设比例，则确定该历史台风为第二台风；若某历史台风移动中心的位置点落入缓冲区范围内的比例未超过预设比例，则将该历史台风进行剔除。

步骤B3、根据所述当前台风的时间信息和各历史台风的时间信息，确定第三台风。

其中，时间信息可包括台风的登陆时间信息、生成时间信息和消散时间信息。

示例性的，根据各历史台风的消散时间信息，确定若某历史台风在海上消散并没有登陆，则将该历史台风进行剔除；根据各历史台风的登陆时间信息，确定若某历史台风的登陆时间和当前台风的登陆时间相差过远，则将该历史台风进行剔除，例如，当前台风的预计登陆时间为8月，则可以将各历史台风中登陆时间在7-9月的历史台风确定为第三台风。

需要说明的是，由于同一年所生成的各个台风相似性和关联性不强，因此可根据各历史台风的生成时间信息，将与当前台风同一年生成的历史台风进行剔除。

步骤B4、根据所述第一台风、所述第二台风和所述第三台风，确定候选台风。

在本发明实施例中，可根据第一台风、第二台风和第三台风的交集确定候选台风；也可先确定第一台风，再在第一台风中确定第二台风，再在第二台风中确定第三台风，此时第三台风即为候选台风。还可先确定第二台风，再在第二台风中确定第三台风，再在第三台风中确定第一台风，此时第一台风即为候选台风。当然，本发明实施例对候选台风的确定顺序不作限定。

这样设置的好处在于，通过对历史台风进行初步筛选，以剔除与当前台风相似性低、路径怪异或存在时间过短的历史台风，可以提高对相似路径台风的确定精度。

S130、根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，对所述当前台风和各所述候选台风进行轨迹聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性。

其中，轨迹聚类可为根据台风轨迹特征对当前台风和各候选台风进行迭代划分，使同一个轨迹簇中不同台风的轨迹尽可能的相似。轨迹类簇可为与轨迹类簇分类数目所对应的划分结果的集合。轨迹类簇终止分类数目可为轨迹聚类的终止条件，例如轨迹类簇终止分类数目为100，则可依次将当前台风和各候选台风聚类为1类，2类，…，100类，并分别确定不同分类数目所对应的轨迹类簇。

在本发明实施例中，可采用划分式聚类方法，例如K-means聚类方法、K-medoids聚类方法；还可采用基于密度的聚类方法，例如DBSCAN聚类方法、DENCLUE聚类方法等；还可采用基于模型的聚类方法，例如SOM聚类方法、GMM聚类方法等；还可采用基于分层的聚类方法，例如BIRCH聚类方法等。本发明实施例对轨迹聚类的方法不做限定，可根据实际需要进行确定。

其中，轨迹相似性可为与轨迹类簇分类数目所对应的轨迹类簇的聚类效果评价指标，若轨迹类簇的聚类效果评价指标越高，则轨迹类簇中不同轨迹簇之间的分类越明显，同一轨迹簇之间各台风轨迹的相似性越高。

在本发明实施例中，轨迹相似性可通过计算轨迹类簇的聚类纯度进行表示；也可通过计算轨迹类簇的轮廓系数进行表示；还可通过计算轨迹类簇的兰德系数进行表示。当然，本发明实施例对轨迹相似性的确定方式不做限定。

S140、根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风。

其中，相似路径台风可为候选台风中与当前台风的轨迹最为相似的一类台风。在本发明实施例中，可根据当前台风分别和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性，确定与当前台风轨迹相似性最大的轨迹类簇，即轨迹聚类效果最佳的聚类方式；进而可将迹相似性最大的轨迹类簇作为与当前台风对应的相似路径台风。

作为一种可选的但非限定性的实现方式，根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风，可以包括但不限于如下步骤C1至C2的过程：

步骤C1、将最大轨迹相似性对应的轨迹类簇确定为目标轨迹类簇；其中，所述目标轨迹类簇包括至少一个轨迹簇。

其中，目标轨迹类簇可为轨迹聚类效果最佳的聚类方式，目标轨迹类簇中包括至少一个轨迹簇，即至少一种分类。在本发明实施例中，可根据各轨迹相似性进行降序排序，选择排序结果首位所对应的轨迹类簇作为目标轨迹类簇。

步骤C2、将所述目标轨迹类簇中与所述当前台风属于同一个轨迹簇的候选台风作为与所述当前台风对应的相似路径台风。

其中，目标轨迹类簇为轨迹聚类效果最佳的聚类方式，则目标轨迹类簇中同属一个轨迹簇的各条轨迹最为相似。在本发明实施例中，可将目标轨迹类簇中与当前台风同属一个轨迹簇的其余候选台风作为与当前台风对应的相似路径台风，以实现对与当前台风具有相似条件的候选台风进行进一步筛选，提高相似路径台风确定的准确性。

本发明实施例提供了一种相似路径台风的确定方法，该方法通过获取当前台风的路径信息，根据当前台风的路径信息确定当前台风的缓冲区；根据当前台风的路径信息、缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与当前台风具有相似条件的候选台风；根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、当前台风的路径信息和各候选台风的路径信息，对当前台风和各候选台风进行轨迹聚类，确定当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；根据各轨迹相似性，确定与当前台风对应的相似路径台风。本技术方案，以实现对与当前台风对应的相似路径台风进行确定，提高相似路径台风确定的效率、准确性和客观性。

实施例二

图2为本申请实施例二提供的一种相似路径台风的确定方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行优化。如图2所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：

S210、获取当前台风的路径信息，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区。

S220、根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风。

S230、根据所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵。

其中，编辑距离矩阵为当前台风的移动中心位置点坐标和各候选台风的移动中心位置点坐标之间编辑距离所构成的矩阵。由于当前台风的移动中心位置点坐标和各候选台风的移动中心位置点坐标都是按照时间顺序记录的点序列，因此，编辑距离可为当前台风各移动中心位置点坐标和候选台风各移动中心位置点坐标的操作代价总和。

作为一种可选的但非限定性的实现方式，根据所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵，可以包括但不限于如下步骤D1至D2的过程：

步骤D1、根据所述当前台风的路径信息和各所述候选相似路径台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间编辑距离的操作代价；其中，所述操作代价至少包括插入代价、删除代价和替换代价。

在本发明实施例中，对于当前台风的轨迹序列T_h(h₁,h₂,…,h_m)和候选台风的轨迹序列T_c(c₁,c₂,…,c_n)，目的是将轨迹序列T_h转换为轨迹序列T_c。在转换的过程中，主要通过删除、插入和替换的操作将轨迹序列T_h转换为轨迹序列T_c，也即所有的操作都作用在轨迹序列T_h上。因此，插入代价、删除代价和替换代价可通过如下公式进行确定：

Cost[insert(c_j)]＝|c_j-c_j-1|，j>1；

其中，Cost[insert(c_j)]为插入代价，Cost[delete(h_j)]为删除代价，Cost[replace(h_m,c_n)]为替换代价，c_j为轨迹序列T_c的第j个移动中心位置点坐标，h_i为轨迹序列T_h的第i个移动中心位置点坐标。

步骤D2、根据所述操作代价、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵。

在本发明实施例中，可根据如下公式对当前台风和候选台风之间的编辑距离进行确定：

其中，上述公式为递归公式，Rest(T_h)为T_h去除当前比较坐标以外的其他部分，Rest(T_h)＝{h₁,h₂,…,h_m-1}；Rest(T_c)为T_c去除当前比较坐标以外的其他部分，Rest(T_c)＝{c₁,c₂,…,c_n-1}。

根据上述公式依次计算当前台风和各候选台风之间的编辑距离，并生成编辑距离矩阵。

S240、根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性。

其中，层次聚类可为根据不同类别数据点间的相似度所创建的一棵有层次的嵌套聚类树进行上而下或自下而上的聚类方式，其中，不同类别的原始数据点是树的最低层，树的顶层是一个聚类的根节点。自下而上是在一开始就将每个数据点视为一个单一的聚类，然后依次合并类，直到所有类合并成一个包含所有数据点的单一聚类；自上而下是首先将所有数据点置于一个聚类中，然后逐渐细分为越来越小的聚类，直到达到某个终止条件。

示例性的，层次聚类可以为AGNES聚类方法。在本发明实施例中，先将当前台风和各候选台风各作为一个轨迹簇，根据不同轨迹簇中最近的移动中心位置点确定最近的两个轨迹簇并合并为一个轨迹簇，如此反复，以达到轨迹类簇终止分类数目。

作为一种可选的但非限定性的实现方式，根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性，可以包括但不限于如下步骤E1至E2的过程：

步骤E1、根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，分别确定与各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的紧凑度和分离度。

其中，紧凑度可为一条轨迹和与该条轨迹同属一个轨迹簇中其他轨迹之间的平均距离。分离度可为一条轨迹和轨迹类簇中除与该条轨迹所属轨迹簇的其他轨迹簇的最小平均距离。轨迹类簇的紧凑度和分离度可通过如下公式进行确定：

其中，在SSW(M)公式中，SSW(M)为轨迹类簇的紧凑度，T_i和T_j(i,j＝1,2,…N)为轨迹类簇C_t(t＝1,2,…M)中第i条和第j条轨迹。当轨迹类簇中只有一条轨迹时，根据

统计轨迹类簇的个数；当轨迹类簇中包含的轨迹个数大于一条轨迹时，则两两计算轨迹T_i和T_i之间的编辑距离，并找到其编辑距离最大值的累加和。

其中，在SSB(M)公式中，C_t和C_s(t,s＝1,2,…M)为第t个和第s个轨迹类簇，T_i为轨迹类C_t的第i条轨迹，T_j为轨迹类簇C_s的第j条轨迹，M为轨迹类簇的数目。两两计算轨迹T_i和T_i之间的编辑距离，并计算其编辑距离最小的值。

步骤E2、根据各所述轨迹类簇的紧凑度和分离度，分别确定各所述轨迹类簇的轨迹相似性。

其中，轨迹类簇的轨迹相似性可通过聚类效果评价指标进行表征，聚类效果评价指标可通过如下公式进行确定：

其中，CH为聚类效果评价指标。

这样设置的好处在于，可以通过紧凑度和分离度对轨迹类簇的轨迹相似性进行综合确定，提高轨迹相似性确定的准确性。

S250、根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风。

基于上述步骤E1-E2所述的方法，可以以聚类效果评价指标CH为纵轴，轨迹类簇数目M为横轴，绘制M-CH曲线图。其中，曲线图中聚类效果评价指标CH最大值所对应的轨迹类簇数目M即为最优聚类数目。进一步的，可根据最优聚类数目所对应的轨迹类簇，将与当前台风同属一个轨迹簇的其他候选台风确定为与当前台风对应的相似路径台风。

本发明实施例提供了一种相似路径台风的确定方法，该方法通过获取当前台风的路径信息，根据当前台风的路径信息确定当前台风的缓冲区；根据当前台风的路径信息、缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与当前台风具有相似条件的候选台风；根据当前台风的路径信息和各候选台风的路径信息，确定当前台风和各候选台风之间的编辑距离矩阵；根据编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对当前台风和各候选台风进行层次聚类，确定当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；根据各轨迹相似性，确定与当前台风对应的相似路径台风。本技术方案，通过根据当前台风和各候选台风之间的编辑距离对其进行层次聚类，以进一步提高相似路径台风确定的准确性。

可选的，在确定与当前台风对应的相似路径台风之后，还包括，根据相似路径台风所关联的历史灾情为当前台风的精细化预警提供科学的技术支撑。其中，历史灾情可包括受灾范围、受灾人口、转移安置人口、死亡人口、失踪人口、倒损房屋和直接经济损失等。

实施例三

图3为本申请实施例四提供的一种相似路径台风的确定装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括：

缓冲区确定模块310，用于获取当前台风的路径信息，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区；

候选台风确定模块320，用于根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风；

轨迹相似性确定模块330，用于根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，对所述当前台风和各所述候选台风进行轨迹聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；

相似路径台风确定模块340，用于根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风。

本发明实施例提供了一种装置，该装置通过获取当前台风的路径信息，根据当前台风的路径信息确定当前台风的缓冲区；根据当前台风的路径信息、缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与当前台风具有相似条件的候选台风；根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、当前台风的路径信息和各候选台风的路径信息，对当前台风和各候选台风进行轨迹聚类，确定当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性；根据各轨迹相似性，确定与当前台风对应的相似路径台风。本技术方案，以实现对与当前台风对应的相似路径台风进行确定，提高相似路径台风确定的效率、准确性和客观性。

进一步的，缓冲区确定模块，包括：

路径信息转化单元，用于对所述当前台风的路径信息进行转化，得到所述当前台风的地理信息系统空间数据信息；

缓冲区确定单元，用于根据所述地理信息系统空间数据信息和预先设定的缓冲区半径，确定所述当前台风的缓冲区。

进一步的，所述路径信息至少包括台风的等级信息、时间信息以及台风移动中心的位置信息；

相应的，候选台风确定模块，包括：

第一台风确定单元，用于根据所述当前台风的等级信息和各历史台风的等级信息，确定第一台风；

第二台风确定单元，用于根据所述缓冲区的范围和各历史台风移动中心的位置信息，确定第二台风；

第三台风确定单元，用于根据所述当前台风的时间信息和各历史台风的时间信息，确定第三台风；

候选台风确定单元，用于根据所述第一台风、所述第二台风和所述第三台风，确定候选台风。

进一步的，轨迹相似性确定模块，包括：

编辑距离矩阵确定单元，用于根据所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵；

轨迹相似性确定单元，用于根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性。

进一步的，编辑距离矩阵确定单元，包括：

操作代价确定子单元，用于根据所述当前台风的路径信息和各所述候选相似路径台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间编辑距离的操作代价；其中，所述操作代价至少包括插入代价、删除代价和替换代价；

编辑距离矩阵确定子单元，用于根据所述操作代价、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵。

进一步的，轨迹相似性确定单元，包括：

聚合属性确定子单元，用于根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，分别确定与各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的紧凑度和分离度；

轨迹相似性确定子单元，用于根据各所述轨迹类簇的紧凑度和分离度，分别确定各所述轨迹类簇的轨迹相似性。

进一步的，相似路径台风确定模块，包括：

目标轨迹类簇确定单元，用于将最大轨迹相似性对应的轨迹类簇确定为目标轨迹类簇；其中，所述目标轨迹类簇包括至少一个轨迹簇；

相似路径台风确定单元，用于将所述目标轨迹类簇中与所述当前台风属于同一个轨迹簇的候选台风作为与所述当前台风对应的相似路径台风。

本申请实施例所提供的一种相似路径台风的确定装置可执行本申请任意实施例所提供的一种相似路径台风的确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图4示出了可以用来实施本申请的实施例的设备10的结构示意图。设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。

如图4所示，设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如相似路径台风的确定方法。

在一些实施例中，相似路径台风的确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的相似路径台风的确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行相似路径台风的确定方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在设备上实施此处描述的系统和技术，该设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims

1.一种相似路径台风的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前台风的路径信息确定所述当前台风的缓冲区，包括：

对所述当前台风的路径信息进行转化，得到所述当前台风的地理信息系统空间数据信息；

根据所述地理信息系统空间数据信息和预先设定的缓冲区半径，确定所述当前台风的缓冲区。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径信息至少包括台风的等级信息、时间信息以及台风移动中心的位置信息；

相应的，根据所述当前台风的路径信息、所述缓冲区和各历史台风的路径信息，确定与所述当前台风具有相似条件的候选台风，包括：

根据所述当前台风的等级信息和各历史台风的等级信息，确定第一台风；

根据所述缓冲区的范围和各历史台风移动中心的位置信息，确定第二台风；

根据所述当前台风的时间信息和各历史台风的时间信息，确定第三台风；

根据所述第一台风、所述第二台风和所述第三台风，确定候选台风。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预先设定的轨迹类簇终止分类数目、所述当前台风的路径信息和各所述候选相似路径台风的路径信息，对所述当前台风和各所述候选相似路径台风进行轨迹聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性，包括：

根据所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵；

根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，确定所述当前台风和各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵，包括：

根据所述当前台风的路径信息和各所述候选相似路径台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间编辑距离的操作代价；其中，所述操作代价至少包括插入代价、删除代价和替换代价；

根据所述操作代价、所述当前台风的路径信息和各所述候选台风的路径信息，确定所述当前台风和各所述候选台风之间的编辑距离矩阵。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，确定所述当前台风和各各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的轨迹相似性，包括：

根据所述编辑距离矩阵和预先设定的轨迹类簇终止分类数目，对所述当前台风和各所述候选台风进行层次聚类，分别确定与各轨迹类簇分类数目对应的轨迹类簇的紧凑度和分离度；

根据各所述轨迹类簇的紧凑度和分离度，分别确定各所述轨迹类簇的轨迹相似性。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各所述轨迹相似性，确定与所述当前台风对应的相似路径台风，包括：

将最大轨迹相似性对应的轨迹类簇确定为目标轨迹类簇；其中，所述目标轨迹类簇包括至少一个轨迹簇；

将所述目标轨迹类簇中与所述当前台风属于同一个轨迹簇的候选台风作为与所述当前台风对应的相似路径台风。

8.一种相似路径台风的确定装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的相似路径台风的确定方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的相似路径台风的确定方法。