基于pso-bp神经网络的南海热带气旋预报研究

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1、NanjingNormalUniversityADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScience冒I；麟■2⋯⋯二：●ResearchonTropicalCycloneintheSouthChinaSeaForecastbasedonPSO—BPNeuralNetworkCandidate：ZhuDongqingSupervisor：Prof．SongZhiyaoCollege：CollegeofGeographicScienceDiscipline：Ge

2、ographySpecialty：CartographyandGISDateFinished：MaylOth，2012DateApproved：May26th，2012、．．』：：：’．_㈣∥1、．一‘、=．●}，●n，、”．^“．E．t～．．!‘，茹奢．．一LIIILIIIIIIIIIIHIllUlllllllLIILIIIIIIIIIIIIIIY2176774学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研

3、究成果。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文作者签名：侏本靠日期：力一6／；学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可以向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。(保密论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密论文，保密期限为p年。学位论文作者签名：牌青日期：纱／土一占弓指导教师签名：拗)日期；加f王，6多摘要热带气旋是世界上破坏性极强

4、的自然灾害之一，在全球热带气旋生成区中，西北太平洋的发生频率最高，占全球总数的1／3以上，因此研究热带气旋的发生发展，准确预报热带气旋活动对防灾减灾具有重要的意义。而南海热带气旋占到西北太平洋总数的36％，因而有必要对南海的热带气旋预报进行进一步的研究，研制出预报精度相对较高的预报方法。随着科学技术的发展，热带气旋研究的深入以及数据获取手段的提高使得热带气旋的数据迅速增加，迫切需要用一种高效的信息化手段进行热带气旋数据的管理、分析、检索和共享。WebGIS是GIS与Intemet技术结合的产物，它不但具有GIS的数据管理和空间分析功能，而且具有Intemet信息发布功能和数据共享

5、的特点，这为热带气旋信息的发布和数据的共享提供了一个很好的平台。针对热带气旋的预报，特别是热带气旋路径的预报具有高度非线性这一特征，具有很强的非线性映射能力的BP神经网络已经在热带气旋预报中得以应用。但BP神经网络的参数设置是基于参数空间局部信息的，不是全局最优值，因而易陷入局部极小值，也会降低BP神经网络的预测精度。为此，本文采用具有全局寻优功能的粒子群算法(PSO)对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化，建立了用于热带气旋预报的PSO．BP神经网络模型。利用“CMA．STI热带气旋最佳路径数据集”中的热带气旋数据，将PSO．BP神经网络模型应用于南海热带气旋预报，采用逐步回归

6、分析的方法选取预报因子，分别对热带气旋路径、强度和中心气压进行12h、24h、36h和48h的预报，并将预报结果与采用BP神经网络、气候持续预报法的预报结果进行对比分析，实验结果表明本文建立的PSO．BP神经网络模型具有更高的预测精度，从而验证了该模型在热带气旋预报中是可行和实用的。最后，利用已有的历史热带气旋数据和预报数据，应用WebGlS技术组织和管理数据资源，基于ArcGISAPIforSilverlight开发包，对热带气旋数据进行可视化表达，初步构建热带气旋数据可视化系统，实现了历史热带气旋查询、历史路径和预报路径显示以及风场、气压场绘制等功能，为进一步开展相关研究打下

7、了良好的基础。关键字：热带气旋预报，BP神经网络，粒子群算法，WebGlSABSTRACTThetropicalcycloneiSoneofthemostdestructivedisastersinnatureTheoccurrenceoftropicalcycloneinNorthwestPacificisthemostfrequentandaccountsformorethan1／3oftheglobaltotalnumber．Sothestudyoftropicalcycl