基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下的氣象預(yù)報(bào)研究

胡欣濱

摘 要：隨著氣象預(yù)報(bào)深入到人們?nèi)粘Ｉ钪?，?duì)人們的生活有著極其重要的影響。所以，精準(zhǔn)的氣象預(yù)報(bào)是相關(guān)研究工作者需要解決的重大問(wèn)題。本文根據(jù)其在目前的研究現(xiàn)狀，闡述數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的基本概念和工作原理，其在氣象預(yù)報(bào)中的研究進(jìn)展，以及其應(yīng)用在氣象預(yù)報(bào)方面的優(yōu)劣勢(shì)，并對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)中應(yīng)用的未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明，希望為我國(guó)相關(guān)研究工作者在這方面的研究提供一些具有參考性的意見。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；氣象預(yù)報(bào)；研究

中圖分類號(hào)：TP311.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)中的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面：首先是結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)的計(jì)算方法。該方法在氣象預(yù)報(bào)中的應(yīng)用，能夠?qū)庀箢A(yù)報(bào)中多種數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，如諧波的成分、方差統(tǒng)計(jì)等。其次是結(jié)合軟計(jì)算方法。該方法主要是用來(lái)建立相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)模型、分析相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)等。下面就對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)中的研究

1.1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

所謂的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是由數(shù)量眾多的節(jié)點(diǎn)連接形成一種計(jì)算模型[1]。該計(jì)算模型中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一種相應(yīng)的函數(shù)，其所具有良好的性能應(yīng)用在解決系統(tǒng)中各種不同的問(wèn)題，這類函數(shù)人們通常將其稱之為激勵(lì)函數(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還是一個(gè)規(guī)模較大的自適應(yīng)系統(tǒng)，它能夠利用各種方式建立相關(guān)的記憶，然后通過(guò)相關(guān)的模式和方法將其未來(lái)的情況同記憶中最接近的記憶進(jìn)行判定。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與傳統(tǒng)氣象預(yù)報(bào)中所使用的方法，有著十分類似的特點(diǎn)，這些類似的特點(diǎn)使得人們可以通過(guò)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用在氣象預(yù)報(bào)中，相較于傳統(tǒng)的氣象預(yù)報(bào)的方法具有更高的準(zhǔn)確率和良好的性能和效果，但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還是存在著一些缺陷，阻礙了其在氣象預(yù)報(bào)中的發(fā)展和應(yīng)用。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的遺傳計(jì)算方法

遺傳計(jì)算方法是通過(guò)利用生物遺傳而采取的一種新的搜索算法，其在運(yùn)行的過(guò)程中不需要依靠相關(guān)的信息，擁有良好的通用性，在處理一些全局優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，擁有著明顯的優(yōu)勢(shì)[2]。其所具有的上述特點(diǎn)同傳統(tǒng)氣象預(yù)報(bào)中所使用的方法相比較擁有十分類似的特點(diǎn)，這些類似的特點(diǎn)使得人們可以通過(guò)利用遺傳計(jì)算方法進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)。遺傳計(jì)算方法在天氣預(yù)報(bào)中的使用能夠更好的完成集成性的天氣預(yù)報(bào)，并且在預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相較于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法也更高。雖然遺傳計(jì)算方法具有以上比較良好的性能，但是也還存在很多的缺陷，例如，其在進(jìn)行局部搜索時(shí)，搜索的能力較差；遺傳計(jì)算方法在進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，所消耗的時(shí)間相較于傳統(tǒng)方法也較長(zhǎng)。如何解決其所存在的缺陷，是促進(jìn)其進(jìn)一步應(yīng)用在天氣預(yù)報(bào)中的重要手段。

1.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的支持向量機(jī)方法

支持向量機(jī)在近些年以來(lái)，逐漸受到了相關(guān)工作者和研究人員的重視，其同傳統(tǒng)的方法相比較擁有很大的優(yōu)勢(shì)。最重要的是該方法的應(yīng)用能夠適用于各種模型之中，不受維數(shù)等因素的影響，且具有較高的精準(zhǔn)度、運(yùn)行速度快等優(yōu)勢(shì)，特別適用于解決樣本較小的數(shù)據(jù)模型中所存在的問(wèn)題。另外，其還擁有性能良好的泛化與抗過(guò)敏能力，在對(duì)較為復(fù)雜的氣象就行預(yù)報(bào)時(shí)，與其他方法相比較分析出來(lái)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。相關(guān)研究人員在對(duì)該方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，所得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明其整體的性能非常適合應(yīng)用于實(shí)際氣象預(yù)報(bào)的工作中。然而，雖然該方法整體性能十分優(yōu)秀，但還是存在以下兩點(diǎn)不足支出：首先，其在處理規(guī)模較大的問(wèn)題時(shí)，速度還是相對(duì)較慢；其次，其在解決種類較多的問(wèn)題存在著一定的困難。這兩點(diǎn)不足之處在一定程度上使得其還不能夠應(yīng)用在實(shí)際的氣象預(yù)報(bào)的工作中。

1.4 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的貝葉斯方法

貝葉斯方法的基本原理是將未知參數(shù)的相關(guān)信息進(jìn)行全面的綜合，通過(guò)利用貝葉斯公式運(yùn)算出最后的信息作為氣象預(yù)報(bào)的信息[3]。該方法在使用過(guò)程中是否具有高準(zhǔn)確性，主要是取決于先前所取得信息的準(zhǔn)確性，先前信息準(zhǔn)確性越高，最后所得出預(yù)報(bào)信息的準(zhǔn)確性也會(huì)相對(duì)較高。貝葉斯方法其主要的優(yōu)勢(shì)在于其擁有較強(qiáng)的推理能力，并且在相關(guān)數(shù)據(jù)信息不夠完整的情況下，也能夠完成推理工作，擁有良好的氣象預(yù)報(bào)效果。這種具有較強(qiáng)的推理方法和良好的氣象預(yù)報(bào)效果是使得貝葉斯方法應(yīng)用在氣象預(yù)報(bào)中具有一定的可行性。但阻礙其應(yīng)用在實(shí)際工作中重要原因是因?yàn)槠浔旧矸椒ɡ碚撨€有很多沒有得到解決，所采用的方法也欠缺一定的合理性。

1.5 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法

關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法的基本原理是通過(guò)調(diào)查分析以往的數(shù)據(jù)，從龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中找到所需的資料[4]。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)研究人員在其基礎(chǔ)之上做了進(jìn)一步的深化，并通過(guò)相應(yīng)的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)最終的研究數(shù)據(jù)表明，這種方法相較于其他方法更加通俗易懂，便于人們熟練的應(yīng)用。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法通過(guò)對(duì)以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，大大提高其對(duì)氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，對(duì)于預(yù)測(cè)氣象的變化也十分的精準(zhǔn)。但其本身所使用的方法卻有兩個(gè)很大的缺點(diǎn)，一是有可能出現(xiàn)數(shù)量眾多的候選集，二是有可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重復(fù)掃描。這兩種缺點(diǎn)直接導(dǎo)致該方法無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際的氣象預(yù)報(bào)工作當(dāng)中。

2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報(bào)中的未來(lái)研究方向

在傳統(tǒng)的氣象預(yù)報(bào)中，所采取的方法已經(jīng)很難再得到進(jìn)一步的提升，所以，相關(guān)的研究人員通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研究新的氣象預(yù)報(bào)方法，基于這種背景下，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)得到了發(fā)展和提升。盡管到目前為止，我國(guó)在該方面的研究資料相對(duì)較少，但在其研究的過(guò)程中還是獲得了很多成果以及具有突破性的進(jìn)展。然而，其本身還是擁有很多的缺陷急需相關(guān)研究人員進(jìn)行解決。因此，研究人員應(yīng)進(jìn)一步研究數(shù)據(jù)挖掘方法，確保其能夠準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)出氣象情況。另外，由于計(jì)算機(jī)的不斷改革和發(fā)展，增強(qiáng)了其所擁有的強(qiáng)大計(jì)算能力，促進(jìn)了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的進(jìn)一步完善，使得人們開始關(guān)注其對(duì)于更長(zhǎng)時(shí)間氣象的預(yù)報(bào)[5]。

3 總結(jié)

總之，氣象系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，只要其內(nèi)部發(fā)生一定的變化都造成自然界氣候的變化。所以，如何提高人們預(yù)報(bào)氣象的質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)自然界氣候變化的趨勢(shì)，成為當(dāng)前全社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。本文所介紹的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則是一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)人們準(zhǔn)確預(yù)報(bào)和發(fā)現(xiàn)自然氣候變化的重要方法，筆者通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中每一種方法進(jìn)行說(shuō)明，分析其所存在的優(yōu)劣點(diǎn)，為以后相關(guān)研究人員在這方面的研究奠定良好的提出，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)盡早的應(yīng)用在實(shí)際的氣象預(yù)報(bào)工作中。

參考文獻(xiàn)

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