Trong mô hình nhận dạng hình thế thời tiết này tôi xây dựng các mô đun. Mỗi mô đun sẽ có cấu tạo và chức năng riêng nhưng các mô đun có liên quan với nhau.
Có hai mô đun có cấu tạo ma trận vì sẽ có hai ma trận được xây dựng, mỗi ô trên ma trận là một trạm quan trắc khí tượng. Ta có thể gọi mỗi ma trận này là một bản đồ địa lý sơ lược, mỗi ô có tọa độ địa lý là kinh độ và vĩ độ, khoảng cách giữa các ô được quy đổi sang khoảng cách thực là 100 km.
M1 M2 M1 M4 M1 M3 M1
Mô đun M1 là ma trận các hình thế thời tiết mẫu. Mô đun này có chức năng xây dựng các hình thế mẫu. Các hình thế thời tiết thường có toạ độ địa lý trong một khu vực nhất định trên bản đồ cho nên tôi sẽ chia ma trận thành các khu vực, mỗi khu vực tương ứng với một hình thế thời tiết thường xuất hiện trong năm.
Mô đun M2 là ma trận các trạm quan trắc khí tượng. Mô đun này có chức năng thu nhận số liệu quan trắc khí tượng. Trong mô đun này các trạm quan trắc khí tượng được phân thành các nhóm trên ma trận. Các nhóm này tương ứng với các khu vực của hình thế thời tiết trên ma trận.
Mô đun M3 là mô đun nhận dạng hình thế thời tiết. Mô đun này thực hiện việc so sánh các trị số của các yếu tố khí tượng trên mô đun M1 và mô đun M2, nghĩa là so sánh số liệu quan trắc của mỗi trạm khí tượng với hình thế thời tiết mẫu để kết luận có xuất hiện hình thế thời tiết không, nếu có thì nó là hình thế thời tiết gì? Việc so sánh trong mô đun chỉ được thực hiện sau khi chọn thời điểm nhận dạng hình thế thời tiết.
Mô đun M4 mô phỏng hình thế thời tiết nhận dạng được và xuất ra màn hình máy tính. Trong trường hợp không có bất kỳ một hình thế thời tiết nào xuất hiện thì mô đun này sẽ xuất ra màn hình một bản đồ trống.
Dữ liệu vào
Số liệu quan trắc của mỗi trạm khí tượng bề mặt cùng một thời điểm bao gồm:
1. Biển số trạm, kinh độ, vĩ độ của trạm. 2. Thời điểm quan trắc.
3. Khí áp.
5. Nhiệt độ. 6. Độ sương. 7. Tốc độ gió. 8. Hướng gió.
Dữ liệu ra
Dữ liệu ra là một bản đồ mô phỏng các hình thế thời tiết được nhận dạng hoặc một bản đồ trống khi không có sự xuất hiện nào của bất kỳ một hình thế thời tiết nào. Trên bản đồ có thể xuất hiện một hình thế thời tiết hoặc xuất hiện đồng thời nhiều hình thế thời tiết.
1. Áp cao Thái Bình Dương. 2. Áp cao Siberia.
3. Áp thấp Nam Á.
Phƣơng pháp
1) Xây dựng bản đồ mạng lưới khí tượng.
- Bản đồ mạng lưới khí tượng là một ma trận A với mỗi ô của ma trận là giao giữa kinh độ và vĩ độ địa lý, các ô cách nhau 10
theo kinh tuyến và vĩ tuyến, tương quan với khoảng cách thực các ô cách nhau xấp xỉ 100km.
- Mỗi ô trên ma trận là một trạm khí tượng. Mỗi ô có một tên chính là biển số trạm khí tượng, dữ liệu của mỗi ô bao gồm:
Biển số trạm; kinh độ, vĩ độ của trạm. Nhiệt độ.
Độ sương. Khí áp.
Độ biến thiên khí áp 24 giờ. Hướng gió.
Tốc độ gió.
- Xây dựng các hình thế mẫu dựa theo số liệu thống kê hàng năm, mỗi hình thế mẫu có một tên và có các số liệu quan trắc trung bình hàng năm cùng với độ biến thiên của nó.
- Thiết lập các nhóm trạm khí tượng T1, T2,…, Tn . Mỗi nhóm bao gồm các trạm khí tượng có toạ độ địa lý thuộc cùng một hình thế thời tiết.
2) Tạo một kho dữ liệu và cập nhật số liệu quan trắc từ các trạm khí tượng đưa vào trong kho dữ liệu.
3) Phân tích số liệu để nhận dạng hình thế thời tiết.
- Chọn thời điểm nhận dạng hình thế thời tiết.
- Cập nhật dữ liệu vào tất các các trạm trong các nhóm thời tiết T1, T2,…, Tn bằng cách căn cứ vào biển số trạm, nếu biển số trạm trong nhóm Ti trùng với một biển số trạm nào đó thì cập nhật các dữ liệu của trạm đó.
- Tìm cực trị khí áp của mỗi nhóm Ti và lấy trạm có khí áp là cực trị làm trạm trung tâm.
- Duyệt từng nhóm Ti.
Kiểm tra tham số của trạm trung tâm,
Nếu các tham số không phù hợp với hình thế mẫu tương ứng thì kết luận không có hình thế.
Duyệt tất cả các trạm còn lại trong nhóm. So sánh các thông số nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió, điểm sương, khí áp, độ biến thiên khí áp 24 giờ với hình thế mẫu.
Nếu tỉ lệ so sánh phù hợp trong một khoảng được chấp nhận thì kết luận có hình thế thời tiết.
Tô màu cho các ô trên ma trận A, đó là các ô có toạ độ địa lý tương ứng với các trạm nằm trong hình thế thời tiết nhận dạng được.
Nếu tỉ lệ so sánh phù hợp không nằm trong khoảng chấp nhận được thì kết luận không nhận dạng được hình thế thời tiết.
3.3 Hệ thống nhận dạng hình thế thời tiết 3.3.1 Công cụ xây dựng hệ thống 3.3.1 Công cụ xây dựng hệ thống
Trong đề tài này tôi lựa chọn ngôn ngữ lập trình C# để xây dựng hệ thống nhận dạng hình thế thời tiết và dùng hệ quản trị cơ sở dữ liệu MicroSoft Access để lưu trữ dữ liệu.
3.3.2 Dữ liệu
Dữ liệu quan trắc khí tượng được phân làm ba loại thông tin: thông tin về trạm, thông tin về hình thế thời tiết mẫu, thông tin về dữ liệu quan trắc khí tượng của các trạm khí tượng. Trong hệ thống có ba bảng dữ liệu, mỗi bảng chứa dữ liệu tương ứng với các loại thông tin nói trên. Các dữ liệu quan trắc khí tượng khi đưa vào hệ thống sẽ được định dạng về các kiểu dữ liệu của hệ quản trị Microsoft access.
Danh sách các bảng dữ liệu như sau:
STT Tên bảng Ý nghĩa
1 Dulieutram Dữ liệu Trạm
2 Hinhthe Hình thế thời tiết
3 Thongtintram Thông tin trạm
Bảng “Hình thế thời tiết”
Bảng hình thế thời tiết có 14 trường dữ liệu, bảng lưu trữ dữ liệu của các hình thế thời tiết mẫu. Cấu trúc của bảng như sau:
STT Field Name Data Type Ý nghĩa
1 IDHT AutoNumber Mã số HTTT
2 Tenht Text Tên HTTT
3 Huonggio Number Hướng gió
4 Tocdogio Number Tốc độ gió
5 Diemsuong Number Điểm sương
6 Apsuat Number Khí áp
7 deltaApsuat Number Khoảng biến thiên khí áp
8 Nhietdo Number Nhiệt độ
9 deltaNhietdo Number Khoảng biến thiên nhiệt độ
10 Kd Number Kinh độ
11 deltaKd Number Khoảng biến thiên kinh độ
12 Vd Number Vĩ độ
13 deltaVd Number Khoảng biến thiên vĩ độ
Bảng “Thông tin trạm”
Bảng thông tin trạm gồm 3 trường dữ liệu, bảng này lưu trữ danh sách các trạm quan trắc khi tượng. Mỗi trạm có tên, kinh độ và vĩ độ của trạm. Cấu trúc của bảng như sau:
STT Field Name Data Type Ý nghĩa
1 Tentram Text Tên trạm
2 Kd Number Kinh độ
3 Vd Number Vĩ độ
Bảng “Dữ liệu trạm”
Bảng dữ liệu trạm có 8 trường dữ liệu, các trường dữ liệu của bảng lưu trữ dữ liệu quan trắc thời tiết của mỗi trạm tại mỗi thời điểm quan trắc. Cấu trúc của bảng được miêu tả như sau:
STT Field Name Data Type Ý nghĩa
1 Tentram Text Tên trạm
2 Thoidiem Date/Time Thời điểm quan trắc
3 Huonggio Number Hướng gió
4 Tocdogio Number Tốc độ gió
5 Diemsuong Number Điểm sương
6 Apsuat Number Khí áp
7 Dobienthienas Number Độ biến thiên khí áp
8 Nhietdo Number Nhiệt độ
3.3.3 Lƣợc đồ luồng dữ liệu
Khi nhận dạng hình thế thời tiết thì yêu cầu dữ liệu đã được cập nhật, sau đó cần phải xác định thời điểm nhận dạng hình thế thời tiết, từ đó chương trình sẽ xử lý để nhận dạng hình thế thời tiết. Sau đây là lược đồ luồng dữ liệu.