國家超級計算深圳中心(深圳云計算中心)孟釗獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉國家超級計算深圳中心(深圳云計算中心)申請的專利一種基于cGAN的區域極端降水預報預警方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119989735B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510451540.X,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權一種基于cGAN的區域極端降水預報預警方法是由孟釗;蔡逸男;楊戈設計研發完成,并于2025-04-11向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于cGAN的區域極端降水預報預警方法在說明書摘要公布了:一種基于條件生成對抗網絡(cGAN)的區域極端降水預報預警方法,包括:對多源氣象數據進行預處理,包括標準化和空間一致性對齊,以確保數據的可用性。通過cGAN的編碼模塊提取并融合年際日均特征和距平特征,構建多尺度特征金字塔,增強降雨空間模態的表征能力。利用cGAN的生成器和條件判別器生成預報數據,其中判別器引入降雨協同因子作為物理約束條件,通過對抗損失函數和物理一致性損失優化網絡參數。通過圖神經網絡(GNN)對預報數據進行后處理,以氣象站點觀測值為真值,進行空間依賴性建模與優化校正,從而顯著提升極端降水事件的預報精度和可靠性。
本發明授權一種基于cGAN的區域極端降水預報預警方法在權利要求書中公布了:1.一種基于cGAN的區域極端降水預報預警方法,其特征在于,包括以下步驟: S1、多源氣象數據預處理:對多源氣象數據進行標準化處理,對齊不同分辨率數據的空間一致性,所述多源氣象數據包括降雨及其協同因子; S2、特征提取與融合:將預處理后的多源氣象數據輸入條件生成對抗網絡cGAN的編碼模塊,通過多分支結構提取年際日均特征和距平特征,基于注意力機制融合多源特征,并構建多尺度特征金字塔以增強降雨空間模態的表征能力; S3、生成預報數據:將融合后的特征輸入到條件生成對抗網絡cGAN的生成器中,通過解碼模塊生成預報數據;利用條件判別器對生成數據進行監督,所述判別器顯式引入降雨協同因子作為物理約束條件,通過對抗損失函數和物理一致性損失優化網絡參數,以使生成數據符合氣象物理規律; S4、圖神經網絡后處理:基于氣象站點和網格點坐標構建拓撲圖,以氣象站點觀測值為真值,利用圖神經網絡GNN對生成的預報數據進行空間依賴性建模與優化校正,從而提升極端降水事件的預報精度; 步驟S4具體包括以下步驟: 將cGAN生成的預報數據插值到氣象站點的空間位置,使用插值函數將預報數據映射到每個氣象站點; 將插值后的預報數據與原始預報數據合并,作為圖神經網絡GNN的輸入; 構建圖神經網絡的圖結構,其中節點包括氣象站點和cGAN預報數據網格點,邊根據站點之間的距離構建; 將節點特征矩陣和鄰接矩陣輸入到GNN中,通過消息傳遞、消息聚合、節點更新和多層傳播機制,捕捉空間依賴關系并生成經過優化的預報數據; 以氣象站點觀測值作為真值,計算均方誤差MSE損失,通過反向傳播更新GNN網絡參數,以實現對預報數據的優化校正。
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