JPH08106448A - Weather forecasting device - Google Patents

Weather forecasting device

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JPH08106448A
JPH08106448A JP23979194A JP23979194A JPH08106448A JP H08106448 A JPH08106448 A JP H08106448A JP 23979194 A JP23979194 A JP 23979194A JP 23979194 A JP23979194 A JP 23979194A JP H08106448 A JPH08106448 A JP H08106448A
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JP
Japan
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neural network
network model
weather
radar
radar image
Prior art date
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Pending
Application number
JP23979194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Ochiai
慶広 落合
Noboru Sonehara
曽根原  登
Hideto Suzuki
英人 鈴木
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Priority to US08/538,723 priority patent/US5796611A/en
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Abstract

PURPOSE: To shorten the time of learning for a radar image which is newly measured and to find radar images at irregular forecasting time intervals with a small calculation quantity by systematically classifying and managing weather radar images and utilizing the weight of a neural network model which has learnt by using radar images by clusters. CONSTITUTION: Radar images from an input part 100 are classified by patterns by using the neural network for pattern classification (201). The weight of the neural network model which is generated in the past with a corresponding cluster and used by a learning and forecasting part 203 is obtained and set as an initial value for relearning. Further, optimum weight is generated for each pattern-classified cluster and registered in a data base part 202 so that it can be used. Further, an index for indicating forecasting time is inputted to the neural network model of the learning and forecasting part 203 together with the radar image.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,気象レーダ画像を神経
回路網モデルに与えてパターン認識,学習させることに
より,過去のレーダ画像を系統的に分類し,効率的に降
雨量,降雪量などの気象学的特徴量,および,天候に左
右される商品の売り上げ個数等を予測する気象予測装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention systematically classifies past radar images by applying a weather radar image to a neural network model for pattern recognition and learning to efficiently rainfall, snowfall, etc. The present invention relates to a meteorological feature amount, and a weather forecasting device that forecasts the number of products sold depending on the weather.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず初めに,本発明が適用できる神経回
路網モデルの一例を挙げる。ここでは,階層型神経回路
網モデルを典型例として用いるが,回帰結合をもつ神経
回路網モデルなど,他の形式のモデルにも適用できる。
2. Description of the Related Art First, an example of a neural network model to which the present invention can be applied will be given. Here, a hierarchical neural network model is used as a typical example, but it can be applied to other types of models such as a neural network model with regression coupling.

【0003】図2は,階層型神経回路網モデルの一例を
示す図である。階層型神経回路網モデルは,1層の入力
層,複数層の中間層,1層の出力層からなる層状のネッ
トワークモデルであり,各層はユニット,重み,バイア
スから構成される。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a hierarchical neural network model. The hierarchical neural network model is a layered network model including one input layer, a plurality of intermediate layers, and one output layer, and each layer includes units, weights, and biases.

【0004】ユニットは,前層のユニットの出力値(x
i (i=1,2,…,L,L:前層のユニット数)と重
み(wi ,i:重みの番号)の積の総和,および,バイ
アス(bi ,i:ユニットの番号)を加算した値を入力
値として受け,入力値にある非線形変換(f(・))を
施した値(y)を出力し,この出力値を次層のユニット
へ伝達する構造をもつ(式(1) )。
The unit is the output value (x
i (i = 1, 2, ..., L, L: number of units in the previous layer) and weight (w i , i: number of weight), and bias (b i , i: unit number) It has a structure that receives the value obtained by adding as an input value, outputs a value (y) that is a non-linear transformation (f (•)) of the input value, and transmits this output value to the unit of the next layer (equation ( 1)).

【0005】ただし,ここでは,入力層のユニットの入
出力変換関数は線形,入力層以外の層のユニットの非線
形変換関数f(・)は,典型例であるシグモイド関数を
用いる(式(1) )が,モデルに応じて他の変換関数を用
いることも考えられる。
However, here, the input / output conversion function of the unit of the input layer is linear, and the non-linear conversion function f (•) of the unit of the layer other than the input layer uses a sigmoid function which is a typical example (equation (1) However, it is also conceivable to use other conversion functions depending on the model.

【0006】 y=f(x) =1/{1−exp(−Σwi i +bi )} …… (1) 〔Σはi=1からLまでの総和〕 従来の気象予測装置では,計測されたレーダ画像を神経
回路網モデルに与えることにより,雲の動き(気象ダイ
ナミックス)を学習させ,学習後の神経回路網モデルを
用いてレーダ画像を予測する手法が提案されていた。例
えば,特願平5−160530号の「並列計算型気象レ
ーダ画像予測装置」,特願平5−213830号の「並
列計算型降雨レーダ画像予測装置」,および,特願平5
−274065号の「非線形並列計算型降雨レーダ画像
予測装置」では,計測されたレーダ画像を積和計算ユニ
ットをもつ神経回路網モデルに与えて,気象ダイナミッ
クスを学習させ,学習後の神経回路網モデルを用いて降
雨,降雪などを予測している。
Y = f (x) = 1 / {1-exp (−Σw i x i + b i )} (1) [Σ is the sum from i = 1 to L] In the conventional weather forecasting device, A method has been proposed in which the radar image is predicted using the neural network model after learning by giving the measured radar image to the neural network model to learn the cloud movement (weather dynamics). For example, Japanese Patent Application No. 5-160530 “parallel calculation type weather radar image prediction device”, Japanese Patent Application No. 5-213830 “parallel calculation type rain radar image prediction device”, and Japanese Patent Application No. 5
-274065 "Nonlinear parallel calculation type rainfall radar image prediction device" gives the measured radar image to a neural network model having a product-sum calculation unit to train the meteorological dynamics, and the neural network after learning. The model is used to predict rainfall and snowfall.

【0007】しかしながら,過去のレーダ画像に基づい
て系統的にレーダ画像を分類し,かつ,これを利用する
手段は用いられていない。また,リアルタイムに予測す
るために,神経回路網モデルの学習における計算量をさ
らに低減する必要があるが,これに対する手段などは用
いられていない。
However, no means has been used for systematically classifying the radar images based on the past radar images and utilizing them. Moreover, in order to make predictions in real time, it is necessary to further reduce the amount of calculation in learning of the neural network model, but no means for this is used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は,計測された
レーダ画像を自動的にパターン認識することにより,計
測レーダ画像を過去のレーダ画像のパターン分類結果に
基づいて系統的に分類するための判断基準となる指標を
自動的に生成することを目的とする。また,認識された
クラスタに属するレーダ画像を用いて学習させた学習後
の神経回路網モデルの重みを再設定することにより,新
たに計測されたレーダ画像の学習時間を短縮することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to systematically classify measured radar images based on pattern classification results of past radar images by automatically recognizing patterns of measured radar images. The purpose is to automatically generate an index that serves as a criterion. It also aims to shorten the learning time of the newly measured radar image by resetting the weights of the learned neural network model learned using the radar image belonging to the recognized cluster. .

【0009】さらに本発明は,前述のレーダ画像のパタ
ーン認識結果に基づき,新たに計測されたレーダ画像お
よび分類された各クラスタに属するレーダ画像を用いて
学習させ,学習後の神経回路網モデルの重みなどの学習
結果をデータベースに登録することにより,これらのデ
ータの再利用を容易にすることを目的とする。
Further, according to the present invention, based on the above-mentioned pattern recognition result of the radar image, learning is performed using the newly measured radar image and the radar images belonging to each classified cluster, and the neural network model model after learning is trained. The purpose is to facilitate the reuse of these data by registering the learning results such as weights in the database.

【0010】さらにまた本発明は,特定の構造をもつ神
経回路網モデルを用いることにより,一回の前向きの計
算のみにより,任意時刻の気象を予測し,予測に要する
計算量を削減することを目的とする。また,不等間隔の
予測時間におけるレーダ画像を少ない計算量により求め
ることを目的とする。
Furthermore, according to the present invention, by using a neural network model having a specific structure, it is possible to predict the weather at an arbitrary time with only one forward calculation and reduce the amount of calculation required for the prediction. To aim. It also aims to obtain radar images at unequal intervals of prediction time with a small amount of calculation.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の気象予測
装置における第1の手段では,計測されたレーダ画像の
パターン認識を行うために神経回路網モデルを用いる。
この神経回路網モデルは入力としてレーダ画像,出力と
してレーダ画像を分類した各クラスタへの類似度を用い
る。パターン分類用神経回路網モデルは,人間が決定し
たレーダ画像の各クラスタへの類似度などを参考に学習
させ,作成しておく。レーダ画像のクラスタは,雲量や
雲の形などに応じて種々定めることができる。
According to a first means of the meteorological forecasting apparatus of the first aspect, a neural network model is used for pattern recognition of the measured radar image.
This neural network model uses the radar image as an input and the similarity to each cluster that classifies the radar image as an output. The neural network model for pattern classification is created by learning with reference to the degree of similarity of each radar image determined by humans to each cluster. Various clusters of radar images can be defined according to the amount of clouds and the shape of clouds.

【0012】また,第2の手段では,第1の手段により
得られた認識結果に基づき,計測されたレーダ画像と類
似したレーダ画像をもつクラスタに属する神経回路網モ
デルの学習後の重みを初期値として,学習用の神経回路
網モデルに設定し,再学習させる。
In the second means, the weight after learning of the neural network model belonging to the cluster having the radar image similar to the measured radar image is initialized based on the recognition result obtained by the first means. As a value, it is set in the neural network model for learning and retrained.

【0013】請求項2記載の気象予測装置における第3
の手段では,計測されたレーダ画像と類似したレーダ画
像をもつクラスタに属するレーダ画像を神経回路網モデ
ルに与えて学習させ,学習後の重みをそのクラスタの最
適重みとして登録する。または,パターン認識の結果,
計測されたレーダ画像がいずれのクラスタにも属さない
場合,新たにクラスタを追加する。この際,追加された
クラスタに対する神経回路網モデルの最適重みを,他の
クラスタの最適重みを利用して平均値操作等により生成
する。どのクラスタにも属さないか否かは,既存のクラ
スタに対する最大の類似度と所定の閾値との比較により
決定することができる。
A third aspect of the weather forecasting apparatus according to the present invention.
In this method, a radar image belonging to a cluster having a radar image similar to the measured radar image is given to the neural network model for learning, and the weight after learning is registered as the optimum weight of the cluster. Or, the result of pattern recognition,
If the measured radar image does not belong to any cluster, a new cluster is added. At this time, the optimal weight of the neural network model for the added cluster is generated by the average value manipulation using the optimal weights of other clusters. Whether it does not belong to any cluster can be determined by comparing the maximum similarity with an existing cluster with a predetermined threshold.

【0014】請求項3記載の第4の手段では,レーダ画
像をパターン分類する際のクラスタの個数(クラスタ
数)の上限を予め指定すると,神経回路網モデルの学習
機能を利用してクラスタ数を変更することにより,レー
ダ画像,学習後の神経回路網モデルの重みの値などをも
つデータベースの規模を拡大,縮小する。この際,デー
タベースに登録されていないパターンをもつレーダ画像
が入力された場合,新たにクラスタを追加し,指定され
た上限まで追加することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, when the upper limit of the number of clusters (the number of clusters) when pattern-classifying a radar image is designated in advance, the learning function of the neural network model is used to determine the number of clusters. By changing it, the scale of the database containing the radar image and the weight value of the neural network model after learning is expanded or reduced. At this time, if a radar image having a pattern that is not registered in the database is input, a new cluster can be added to the specified upper limit.

【0015】また,データベースの規模が大きくなり過
ぎた場合,レーダ画像のパターンが似ているクラスタ同
士を統合することによりクラスタ数を減少させる。請求
項4記載の気象予測装置の第5の手段では,神経経路網
モデルの入力としてレーダ画像以外に,予測時間を表す
指標を与え,出力として,入力側で与えた予測時間後の
レーダ画像を得るようにする。
When the scale of the database becomes too large, the number of clusters is reduced by integrating clusters having similar radar image patterns. In the fifth means of the weather forecasting device according to claim 4, in addition to the radar image as an input of the neural network model, an index representing the forecasting time is given, and as an output, the radar image after the forecasting time given at the input side is given. To get it.

【0016】第6の手段では,第5の手段により求めら
れたレーダ画像を,再度,神経回路網モデルの入力値と
して与え,更に先の時刻におけるレーダ画像を予測す
る。この繰り返しにより,不等間隔の時刻におけるレー
ダ画像を少ない繰り返し計算により求める。
In the sixth means, the radar image obtained by the fifth means is given again as an input value of the neural network model, and the radar image at a further previous time is predicted. By repeating this process, radar images at non-equidistant times are obtained by a small number of repeated calculations.

【0017】請求項4記載の気象予測装置に用いる神経
回路網モデルとして,階層型神経回路網モデルを用いた
場合,中間層のユニットの入出力特性は次式(式(2) )
のように記述される。ただし,tは神経回路網モデルが
出力するレーダ画像の予測時間を表す指標とする。
When a hierarchical neural network model is used as the neural network model used in the meteorological forecasting apparatus according to claim 4, the input / output characteristics of the unit in the middle layer are given by the following equation (Equation (2)).
It is described as. However, t is an index representing the prediction time of the radar image output by the neural network model.

【0018】 y=f(x,t) =1/{1−exp(−Σwi i −wi+1 t+bi )} …… (2) 〔Σはi=1からL(L:前層のユニット数)までの総
和〕
Y = f (x, t) = 1 / {1-exp (−Σw i x i −w i + 1 t + b i )} (2) [Σ is from i = 1 to L (L: previous) Total number of units per layer)

【0019】[0019]

【作用】請求項1記載の気象予測装置の第1,2の手段
では,レーダ画像をパターン認識することにより,気象
のパターンを自動識別することを可能にする。また,パ
ターン認識の結果に基づいて過去のレーダ画像をデータ
ベース化することにより,これらのレーダ画像を系統的
に分類・管理する手間を簡略化できる。
According to the first and second means of the meteorological forecasting device of the first aspect, the pattern of the weather can be automatically identified by recognizing the pattern of the radar image. Further, by creating a database of past radar images based on the result of pattern recognition, the effort of systematically classifying and managing these radar images can be simplified.

【0020】請求項2,3記載の気象予測装置の第3,
4の手段では,上記のデータベースを利用することによ
り,神経回路網モデルを再学習させる際に与える重みの
初期値決定を自動化することが可能となる。また,再学
習に要する学習時間も,パターン分類されたクラスタご
とに行われることになるため短縮される。
The third and third aspects of the meteorological prediction device according to claims 2 and 3
In the means of No. 4, it is possible to automate the determination of the initial value of the weight given when re-learning the neural network model by using the above database. Also, the learning time required for re-learning is shortened because it is performed for each pattern-classified cluster.

【0021】請求項4記載の気象予測装置の第5の手段
では,予測時間を表す指標をレーダ画像と共に神経回路
網モデルに与えることにより,任意の時刻のレーダ画像
を予測することが可能となる。第6の手段では,第5の
手段を繰り返し実行することにより,不等間隔の時刻に
おけるレーダ画像を少ない計算量で予測することが可能
となる。
In the fifth means of the meteorological prediction device according to the fourth aspect, it is possible to predict a radar image at an arbitrary time by giving an index representing a prediction time together with the radar image to the neural network model. . With the sixth means, it is possible to predict radar images at unequal time intervals with a small amount of calculation by repeatedly executing the fifth means.

【0022】[0022]

【実施例】本発明による気象予測装置の一実施例を図面
により説明する。図1は,請求項1〜3記載の気象予測
装置の一実施例を示すブロック図であり,図中の100
は入力部,200はデータ処理部,300は出力部を表
す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the weather forecasting device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the weather forecasting apparatus according to claims 1 to 3, and 100 in the figure
Is an input unit, 200 is a data processing unit, and 300 is an output unit.

【0023】入力部100は,降雨・降雪領域を計測す
る気象レーダ101,神経回路網モデルの学習,パター
ン認識,予測に必要となる情報を読み込むためのファイ
ル読み込み装置102からなる。
The input unit 100 comprises a weather radar 101 for measuring rainfall / snow areas and a file reading device 102 for reading information necessary for learning, pattern recognition and prediction of a neural network model.

【0024】データ処理部200は,計測されたレーダ
画像のパターンを識別するパターン認識部201,過去
のレーダ画像,および,学習後の神経回路網モデルの最
適重みなどを系統的に分類,管理するデータベース部2
02,気象ダイナミックスを学習し,レーダ画像を予測
する学習・予測部203からなる。
The data processing unit 200 systematically classifies and manages the pattern recognition unit 201 for identifying the pattern of the measured radar image, the past radar image, and the optimal weight of the learned neural network model. Database part 2
02, a learning / prediction unit 203 for learning weather dynamics and predicting radar images.

【0025】入力部100の気象レーダ101を用いて
計測されたレーダ画像を入力し,データ処理部200に
転送する。また,ファイル読み込み装置102から,学
習に必要な学習率などの値を読み込み,パターン認識部
201,学習・予測部203に転送する。
A radar image measured by the weather radar 101 of the input unit 100 is input and transferred to the data processing unit 200. In addition, a value such as a learning rate necessary for learning is read from the file reading device 102 and transferred to the pattern recognition unit 201 and the learning / prediction unit 203.

【0026】パターン認識部201は,入力部100か
ら転送されるレーダ画像をパターン分類用神経回路網モ
デルに入力し,その画像がデータベース内のどのクラス
タに属するかを判定する指標を出力する。
The pattern recognition unit 201 inputs the radar image transferred from the input unit 100 into the pattern classification neural network model, and outputs an index for determining which cluster in the database the image belongs to.

【0027】データベース部202は,パターン認識部
201の判定結果に基づき,入力されたレーダ画像と類
似したパターンをもつクラスタに,新たにそのレーダ画
像を追加する。また,そのクラスタに属する最適重み,
および,過去のレーダ画像を学習・予測部203に転送
する。
The database unit 202 newly adds the radar image to a cluster having a pattern similar to the input radar image based on the determination result of the pattern recognition unit 201. Also, the optimal weights belonging to that cluster,
Also, the past radar image is transferred to the learning / prediction unit 203.

【0028】学習・予測部203では,データベース部
202から転送される最適重みを重みの初期値として気
象予測用神経回路網モデルに設定し,入力部100から
転送されるレーダ画像,および,データベース部202
から転送される過去のレーダ画像を用いて再学習する。
再学習の終了後,神経回路網モデルの重みを固定して,
レーダ画像が計測された以降の時刻におけるレーダ画像
を予測し,予測結果を出力部300に転送する。出力部
300では,予測結果をディスプレイなどに表示する。
In the learning / prediction unit 203, the optimum weight transferred from the database unit 202 is set in the weather prediction neural network model as an initial value of the weight, and the radar image transferred from the input unit 100 and the database unit are set. 202
Relearn using the past radar image transferred from.
After retraining, fix the neural network model weights,
The radar image at the time after the radar image is measured is predicted, and the prediction result is transferred to the output unit 300. The output unit 300 displays the prediction result on a display or the like.

【0029】本発明の請求項1〜請求項3記載の気象予
測装置に用いる神経回路網モデルは,例えば図2に示す
ようなモデルを用い,入出力としてレーダ画像を取り扱
う。これに対し,請求項4記載の気象予測装置に用いる
神経回路網モデルでは,図3に示すように,入力側に予
測する時刻に関する情報(t)を入力する。この時間情
報に基づいて,神経回路網モデルは入出力間に形成する
写像の時間間隔(入出力間のレーダ画像の時間間隔)を
任意に変更することが可能となる。
The neural network model used in the weather forecasting apparatus according to any one of claims 1 to 3 of the present invention uses, for example, a model as shown in FIG. 2, and handles radar images as input and output. On the other hand, in the neural network model used in the meteorological prediction device according to the fourth aspect, as shown in FIG. 3, information (t) regarding the predicted time is input to the input side. Based on this time information, the neural network model can arbitrarily change the time interval of the map formed between the input and the output (the time interval of the radar image between the input and the output).

【0030】図4は,請求項4記載の気象予測装置の一
実施例のブロック図である。図中,図1と同符号のもの
は図1に示すものと同様であり,204は入力となるレ
ーダ画像を切り替える入力切替え部,205は予測時間
を指定する予測時間指定部を表す。
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the weather forecasting apparatus according to the present invention. In the figure, those having the same reference numerals as those in FIG. 1 are similar to those shown in FIG. 1, reference numeral 204 denotes an input switching unit for switching the radar image to be an input, and 205 denotes a prediction time designating unit for designating a prediction time.

【0031】この実施例の場合,通常,入力切替え部2
04は気象レーダ101により計測したレーダ画像を学
習・予測部203への入力として選択するように設定さ
れている。予測時間指定部205は,予測する時刻に関
する情報tをレーダ画像とともに学習・予測部203に
与える。この結果,固定時間間隔ではなく,学習した時
刻に応じた任意の時間後の予測が可能になる。例えば学
習時に5分から最大30分までの予測時間を表す指標を
与えて学習した場合,30分までは1回の神経回路網モ
デルへの入力で予測結果を得ることができる。30分よ
り先の時刻のレーダ画像を予測する場合には,学習・予
測部203により予測した30分後のレーダ画像を入力
切替え部204を介して学習・予測部203に与え,必
要な次の予測時間を指定して学習・予測部203による
予測を繰り返すことにより,不等間隔の時刻におけるレ
ーダ画像を少ない計算量で予測する。
In the case of this embodiment, the input switching section 2 is usually used.
Reference numeral 04 is set to select a radar image measured by the weather radar 101 as an input to the learning / prediction unit 203. The prediction time designation unit 205 provides the learning / prediction unit 203 with the information t regarding the predicted time together with the radar image. As a result, it is possible to predict not after a fixed time interval but after an arbitrary time according to the learned time. For example, when learning is performed by giving an index representing a prediction time of 5 minutes to a maximum of 30 minutes at the time of learning, the prediction result can be obtained by inputting once to the neural network model up to 30 minutes. When predicting a radar image at a time earlier than 30 minutes, the radar image after 30 minutes predicted by the learning / prediction unit 203 is given to the learning / prediction unit 203 via the input switching unit 204, and the required next By specifying the prediction time and repeating the prediction by the learning / prediction unit 203, the radar images at the times at unequal intervals are predicted with a small calculation amount.

【0032】請求項1〜請求項3記載の気象予測装置で
は,神経回路網モデルが形成する入出力間の写像は,固
定の時間間隔でしか形成できなかった。例えば,入力す
るレーダ画像の時刻に対して5分後の予測レーダ画像を
出力するように学習させた場合,30分後,2時間後の
レーダ画像を予測するためには,各々,6回,24回の
繰り返し操作が必要となる。
In the weather forecasting device according to the first to third aspects, the mapping between the input and the output formed by the neural network model can be formed only at fixed time intervals. For example, when learning is performed so as to output a predicted radar image after 5 minutes with respect to the time of the input radar image, in order to predict the radar image after 30 minutes and 2 hours, respectively, 6 times, It is necessary to repeat the operation 24 times.

【0033】これに対して,請求項4記載の気象予測装
置を用いると,30分後,2時間後のレーダ画像を予測
するために,最大予測時間が例えば30分として学習し
たモデルを用いた場合,各々,1回,4回の繰り返し操
作のみにより予測が可能となる。
On the other hand, when the meteorological forecasting apparatus according to the fourth aspect is used, a model learned with a maximum forecast time of, for example, 30 minutes is used in order to forecast a radar image 30 minutes later and 2 hours later. In this case, the prediction can be performed only by repeating the operations once and four times, respectively.

【0034】上記実施例において,例えば天候に左右さ
れる商品の売上げ個数の実績を,レーダ画像とともに神
経回路網モデルに学習させることにより,商品の売上げ
個数を予測するような応用も可能である。
In the above embodiment, for example, it is possible to predict the sales quantity of a product by learning the actual sales quantity of a product which is affected by the weather by a neural network model together with a radar image.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1記載の気象予測装置の第1の手
段によって,初めにパターン分類用神経回路網モデルを
作成する際に人間の判断基準を学習することが可能であ
るため,計測されたレーダ画像と過去のレーダ画像との
類似度など,人間の判断基準に近い基準により自動的に
検出することが可能となる。
With the first means of the meteorological prediction device according to the first aspect, it is possible to learn human judgment criteria when first creating a neural network model for pattern classification. It is possible to detect automatically based on a criterion close to human judgment criteria such as the similarity between the radar image and the past radar image.

【0036】また,第2の手段によって,第1の手段に
よるパターン認識の結果に基づき,計測されたレーダ画
像に類似したクラスタに属する神経回路網モデルの学習
後の重みを,再学習用神経回路網モデルに再設定するこ
とにより,重みの初期値決定を自動化し,かつ,再学習
に要する学習時間を短縮することが可能となる。
Further, by the second means, based on the result of the pattern recognition by the first means, the weight after learning of the neural network model belonging to the cluster similar to the measured radar image is relearned. By resetting the network model, it is possible to automate the initial value determination of the weight and reduce the learning time required for re-learning.

【0037】請求項2記載の気象予測装置では,第3の
手段を用いることにより,ある特定のクラスタに対する
最適な重みを,系統的に分類された過去のレーダ画像を
利用して神経回路網モデルを学習させずに作成すること
が可能となる。
In the meteorological prediction device according to the second aspect, the neural network model is constructed by using the third means, by using the past radar images systematically classified for the optimum weight for a specific cluster. It is possible to create without learning.

【0038】請求項3記載の第4の手段を用いれば,レ
ーダ画像のパターン分類する際のクラスタの個数を神経
回路網モデルの学習機能を利用して変更することが可能
となり,レーダ画像,および,学習後の神経回路網モデ
ルの重みの値などを管理するデータベースの規模を自動
的に拡大,縮小することが可能となる。
By using the fourth means according to the third aspect, it becomes possible to change the number of clusters in the pattern classification of the radar image by using the learning function of the neural network model. , It is possible to automatically expand or reduce the scale of the database that manages the weight values of the neural network model after learning.

【0039】請求項4記載の気象予測装置では,第5の
手段を用いることにより,任意の時刻のレーダ画像を予
測することが可能となる。また,一回の前向きの計算の
みにより予測できるため,予測に要する計算量,予測処
理時間を削減することが可能となる。また,第6の手段
を用いることにより,任意の時刻のレーダ画像を繰り返
し予測することが可能となるため,不等間隔の予測時刻
におけるレーダ画像を少ない計算量により求めることが
可能となる。
In the meteorological prediction device according to the fourth aspect, it is possible to predict the radar image at any time by using the fifth means. Further, since the prediction can be made by only one forward calculation, it is possible to reduce the amount of calculation required for the prediction and the prediction processing time. Further, by using the sixth means, it is possible to repeatedly predict radar images at arbitrary times, and thus it is possible to obtain radar images at predicted times at unequal intervals with a small amount of calculation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1〜3記載の気象予測装置の一実施例の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a weather forecasting apparatus according to claims 1 to 3.

【図2】請求項1〜3記載の気象予測装置に用いる神経
回路網モデルの一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a neural network model used in the weather forecasting device according to any one of claims 1 to 3;

【図3】請求項4記載の気象予測装置に用いる神経回路
網モデルの一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a neural network model used in the meteorological prediction device according to claim 4;

【図4】請求項4記載の気象予測装置の一実施例のブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of a weather forecasting device according to claim 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 入力部 101 気象レーダ 102 ファイル読み込み装置 200 データ処理部 201 パターン認識部 202 データベース部 203 学習・予測部 300 出力部 100 input unit 101 weather radar 102 file reading device 200 data processing unit 201 pattern recognition unit 202 database unit 203 learning / prediction unit 300 output unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 神経回路網モデルに気象レーダ画像を与
えて気象ダイナミックスを学習させ,学習後の神経回路
網モデルを用いて降雨,降雪などの天候の短時間予測を
行う気象予測装置において,(1) 計測されたレーダ画像
をパターン分類用の神経回路網モデルに与えて,過去の
レーダ画像の分類基準に基づいたパターン認識をし,レ
ーダ画像をパターン分類する第1の手段と,(2) 計測さ
れたレーダ画像のパターン認識結果に基づき,計測され
たレーダ画像のパターンと類似したパターンをもつ過去
のレーダ画像を用いて作成された気象予測用の神経回路
網モデルの重みを初期値として気象予測用の神経回路網
モデルに設定し,再学習させる第2の手段とを有するこ
とを特徴とする気象予測装置。
1. A meteorological prediction device for providing a weather radar image to a neural network model to learn weather dynamics, and using the neural network model after learning to perform short-term prediction of weather such as rainfall and snowfall, (1) First means for applying the measured radar image to a neural network model for pattern classification, performing pattern recognition based on a classification standard of past radar images, and classifying the radar images by pattern (2) ) Based on the pattern recognition result of the measured radar image, the weight of the neural network model for weather prediction created using past radar images having a pattern similar to the pattern of the measured radar image is set as the initial value. A weather forecasting device comprising: a second means for setting the weather forecast neural network model and re-learning.
【請求項2】 請求項1記載の気象予測装置において,
前記第1の手段によりパターン分類された特定のクラス
タに属するレーダ画像を気象予測用の神経回路網モデル
に与えて学習させ,これらのレーダ画像に含まれる気象
ダイナミックスを表現するためにそのクラスタに対して
最適な重みを作成する,または,どのクラスタにも属さ
ない場合には,新たにクラスタを作成し,そのクラスタ
に応じた神経回路網モデルの最適重みを生成する第3の
手段を有することを特徴とする気象予測装置。
2. The weather forecasting device according to claim 1,
Radar images belonging to a specific cluster that are pattern-classified by the first means are given to a neural network model for weather prediction for learning, and the clusters are represented by the clusters in order to represent the weather dynamics contained in these radar images. It has a third means for creating optimum weights for the clusters, or for creating new clusters if they do not belong to any cluster and for generating optimum weights of the neural network model according to the clusters. A weather forecasting device.
【請求項3】 請求項2記載の気象予測装置において,
前記第1の手段によるパターン認識の結果に基づき,前
記第3の手段により作成された神経回路網モデルの重
み,および,学習に用いたレーダ画像をデータベースへ
登録して管理するとともに,クラスタの追加または統合
によりデータベースの規模を自動的に拡大・縮小する第
4の手段を有することを特徴とする気象予測装置。
3. The weather forecasting device according to claim 2,
Based on the result of the pattern recognition by the first means, the weight of the neural network model created by the third means and the radar image used for learning are registered and managed in a database, and a cluster is added. Alternatively, the weather forecasting device is provided with a fourth means for automatically enlarging / reducing the scale of the database by integration.
【請求項4】 請求項1,請求項2または請求項3記載
の気象予測装置において,(1) 気象予測用の神経回路網
モデルにレーダ画像を与えるとともに予測時間を表す指
標を与え,任意の時刻のレーダ画像を予測する第5の手
段と,(2) 予測したレーダ画像を繰り返し神経回路網モ
デルに与えることにより,更に,先の任意の時刻のレー
ダ画像を予測する第6の手段とを有することを特徴とす
る気象予測装置。
4. The weather forecasting apparatus according to claim 1, claim 2 or claim 3, wherein (1) a radar network image is provided to a neural network model for weather forecasting, and an index representing a forecasting time is given to an arbitrary A fifth means for predicting a radar image at a time and (6) a sixth means for predicting a radar image at an arbitrary arbitrary time by repeatedly giving the predicted radar image to a neural network model are provided. A meteorological prediction device having.
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