數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報研究中的運用

崔志強

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.110

摘 要：當(dāng)今世界上比較重要的問題就是氣象預(yù)報問題，要想獲得準(zhǔn)確的氣象預(yù)測就要利用先進的方法。本文論述了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報研究中的運用，對于相關(guān)概念和特點進行介紹，掌握數(shù)據(jù)挖掘方法在氣象預(yù)報當(dāng)中應(yīng)用的最新進展，明確數(shù)據(jù)挖掘方法的優(yōu)勢和缺點，以期為相關(guān)的研究提供理論基礎(chǔ)，促進我國氣象預(yù)報的研究進展。

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

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（a）-0110-02

當(dāng)前在天氣預(yù)報中利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)通常都是運用統(tǒng)計學(xué)計算方法，在氣象預(yù)報工作中利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析氣象預(yù)報中的各種數(shù)據(jù)。此外可以利用軟計算方法，建立氣象數(shù)據(jù)模型，對于相關(guān)的氣相數(shù)據(jù)進行分析。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報研究中的運用

1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接各種節(jié)點，形成計算模型。在計算模型中，每個節(jié)點都具備相應(yīng)的函數(shù)，利用其自身的良好性能可以將系統(tǒng)中的各種問題解決，這就是所謂的激勵函數(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很大規(guī)模的自適應(yīng)系統(tǒng)，可以建立相關(guān)的記憶，通過相關(guān)的方式，可以對比未來情況中比較接近的部分。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和傳統(tǒng)方法具有一定的相同點，那么人們可以在天氣預(yù)報中利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，這種方法具有比較高的準(zhǔn)確率，但是仍舊存在一些缺陷，如果不進行改進，對于氣象預(yù)報的發(fā)展和應(yīng)用就會發(fā)揮阻礙作用。

1.2 遺傳計算方法

這種方法通常都是借助生物遺傳方式，獲得新的搜索算法，在實際運行過程中不需要利用相關(guān)信息，自身具有通用性，在對全局優(yōu)化信息進行處理的過程中進行利用可以發(fā)揮出一定的優(yōu)勢。人們利用遺傳算法進行氣象預(yù)報，可以獲得集成性的結(jié)果，其預(yù)報準(zhǔn)確率也比較高，但是仍舊存在一定的缺陷，在實施局部搜索的過程中，搜索的能力比較差，在分析計算當(dāng)中利用遺傳計算方法，消耗的時間會比較長，要將這些缺陷解決，才可以在天氣預(yù)報中更好地利用這種方法。

1.3 支持向量機方法

近些年相關(guān)工作人員逐漸開始重視支持向量機，自身具備很大的優(yōu)勢。在各種模型當(dāng)中利用支持向量機方法，維數(shù)等各種素質(zhì)不會對其造成影響，這種方法具有很高的精確度，實際運行的速度也比較快，在處理較小規(guī)模數(shù)據(jù)的時候可以利用這種方式。此外向量機方法具有良好的泛化和抗過敏能力，在預(yù)報比較復(fù)雜的氣象的時候，可以獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。研究人員通過實踐表明，實際氣象預(yù)報中非常適合利用這種方法。雖然這種方法具有優(yōu)秀的整體性能，但仍舊存在很大的不足，例如在處理較大規(guī)模問題的時候，其處理速度比較慢，如果處理的問題種類比較多，仍舊存在一定的困難。這些不足之處導(dǎo)致在實際氣象預(yù)報中無法全面應(yīng)用這種方法。

1.4 貝葉斯方法

這種方法主要原理就是全面綜合了相關(guān)的信息，利用貝葉斯公式進行運算，最后得到的信息就是氣象預(yù)報信息。利用這種方法具有一定的準(zhǔn)確性，在這方面信息的準(zhǔn)確性是非常重要的，信息準(zhǔn)確度越高，就會獲得越高的準(zhǔn)確性。貝葉斯方法具有良好的推理能力，如果相關(guān)信息不夠完整，也可以將推理工作順利完成，獲得良好的氣象預(yù)報效果。因為這些優(yōu)勢，可以在氣象預(yù)報中有效地達到氣象預(yù)報效果。但是在實際工作中，貝葉斯方法理論仍舊存在很多問題沒有得到解決，利用的方式就缺乏合理性。

1.5 關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法

關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法的主要原理就是對于以往的數(shù)據(jù)進行分析和調(diào)查，在龐大的數(shù)據(jù)庫中獲得需要的資料。在實際應(yīng)用過程中，需要以此為基礎(chǔ)，進一步深化相關(guān)的研究，再利用這種方法進行實際預(yù)測。通過相關(guān)的研究可以明確，這種方法和其他方式相比更加容易應(yīng)用，比較通俗，人們可以熟練進行應(yīng)用。利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法可以分析和預(yù)測以往的數(shù)據(jù)，將氣象預(yù)報的準(zhǔn)確度不斷提高，可以十分精準(zhǔn)地預(yù)測氣象產(chǎn)生的變化。利用關(guān)聯(lián)挖掘方法也存在一定的缺點，一方面可能會面對很多的候選集，另一方面可能會重復(fù)掃描出現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫。這樣一來在實際氣象預(yù)報中就無法直接利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法。

1.6 決策樹方法

利用決策樹方法，可以實現(xiàn)對挖掘數(shù)據(jù)的自動分類，以規(guī)則的形式為基礎(chǔ)，自動分類數(shù)據(jù)。決策樹方法通常都是以圖形化方式將數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果表示出來，理論知識比較簡單，很容易就會懂，因此也比較容易做出判斷，在天氣預(yù)測等各個方面得到廣泛的利用。此外需要注意到?jīng)Q策樹存在的一些缺點，對于連續(xù)數(shù)據(jù)來說不方便另一個決策樹算法，對于缺失數(shù)據(jù)來說也很難利用決策樹算法，對于決策樹的生成會造成很大的影響。

2 未來的研究重點和展望

利用傳統(tǒng)的統(tǒng)計預(yù)報方法，無法在短期內(nèi)獲得很大的收獲，我國計算機計算速度不斷得到提高，因此出現(xiàn)了數(shù)值預(yù)報方法并得到廣泛應(yīng)用，在氣象預(yù)報工作中已經(jīng)成為非常重要的方式，但是具體的數(shù)值預(yù)報方法都存在一定的缺陷和問題，可以通過改進不斷提高其運行效率和準(zhǔn)確率。當(dāng)前我國開始重點研究氣象預(yù)報技術(shù)，重點研究利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已經(jīng)獲取一定的突破性成果，在很多方面已經(jīng)獲得突破性的成績，但是很多理論和方法仍舊不夠成熟，需要利用有效的氣象數(shù)據(jù)挖掘方法，使預(yù)報能力不斷得到提高。當(dāng)前全球變暖的趨勢愈演愈烈，時常發(fā)生災(zāi)害性天氣，很難預(yù)測未來的天氣，因此這種工作就顯得非常重要。

審視當(dāng)前基于數(shù)據(jù)挖掘的氣象預(yù)報技術(shù)的研究進展，可以明確當(dāng)前需要突破的重點和難點問題包括加快學(xué)習(xí)的速度，減少計算花費的時間，避免過度訓(xùn)練使泛化性能不斷提高。利用正確的方式選擇預(yù)報因子，可以使預(yù)報的準(zhǔn)確度得到全面的提高。在氣象數(shù)據(jù)挖掘和氣象預(yù)報中利用優(yōu)秀的智能計算方法，使預(yù)報的質(zhì)量得到不斷提高。氣象數(shù)據(jù)自身具備特殊性和復(fù)雜性，利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)預(yù)處理方法無法適應(yīng)當(dāng)今的發(fā)展需求。數(shù)據(jù)預(yù)處理算法可以利用復(fù)雜氣象數(shù)據(jù)特點，將預(yù)報質(zhì)量不斷提高，這也是當(dāng)今重要的研究方向。在氣象預(yù)報技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)用比較廣泛的就是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，其利用的方法都屬于隱模型的建模方法，缺乏可解釋性，這樣就無法獲得新的氣象規(guī)律知識。因此需要加大力度研究具有很強可解釋性的數(shù)據(jù)挖掘方法。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報研究發(fā)展過程中，需要利用更多有效的數(shù)據(jù)挖掘算法深入氣象預(yù)報的研究，也可以在其他氣象領(lǐng)域中利用探索數(shù)據(jù)挖掘方法。我國計算機計算能力發(fā)展的速度越來越快，人們已經(jīng)開始關(guān)注中長期的氣象預(yù)報，當(dāng)前氣象學(xué)者主要研究的問題就是在中長期的氣象預(yù)報當(dāng)中如何更好地利用數(shù)據(jù)挖掘的方法準(zhǔn)確預(yù)報。

3 結(jié)語

通過本文，對于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在氣象預(yù)報研究中的運用進行全面的分析，對其未來的發(fā)展方向進行簡單的論述，以促使我國氣象預(yù)報變得更加精準(zhǔn)，為相關(guān)的研究提供參考。

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