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粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测
引用本文:师正, 吴子珉, 孙京, 胡佳瑞, 管啸林. 2023: 基于三种聚类算法的雷暴系统识别效果对比研究. 暴雨灾害, 42(3): 334-345. DOI: 10.12406/byzh.2022-179
作者姓名:师正  吴子珉  孙京  胡佳瑞  管啸林
作者单位:1.南京信息工程大学应急管理学院,南京 210044;2.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081;3.中国气象局武汉暴雨研究所 暴雨监测预警湖北省重点实验室,武汉 430205
基金项目:国家自然科学基金项目(41805002);中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题(2021LAW-B05);南京信息工程大学人才启动项目(2016r042,2020r093)
摘    要:

为了评估不同聚类算法对雷暴系统的识别效果,进一步提高雷电临近预报能力,本文采用地闪定位数据和雷达反射率数据,利用基于密度的空间聚类(Density-Based Spatial Clustering of Application with Noise,DBSCAN)、快速搜索和查找密度峰聚类(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,CFSFDP)以及改进的快速搜索和查找密度峰聚类(Extended Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,E_CFSFDP)三种聚类算法,对2018年9月21日19∶15—20∶57(北京时)发生在(114°—117°E、27°—30°N)区域的一次雷暴过程进行了聚类识别计算,探讨了三类聚类算法在雷暴系统识别中的差异。
结果表明:(1) DBSCAN算法在地闪数据分布清晰且不同数据簇之间有显著距离间隔时,分类识别的准确率较高;当各个闪电数据簇的簇间距离或密度相差很大时,分类识别的准确率较低;(2) 地闪数据“无密度峰值”分布时CFSFDP算法会分裂出错误类,每个闪电数据簇仅具备唯一的密度峰值点是CFSFDP算法识别准确的前提条件;(3) E_CFSFDP算法解决了CFSFDP算法的“无密度峰值”问题,受地闪数据分布影响较小,因此基于E_CFSFDP算法的雷暴系统识别准确率明显高于DBSCAN和CFSFDP算法。




关 键 词:雷暴  识别  闪电定位资料  聚类分析  机器学习
收稿时间:2022-09-09
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