1.一种基于深度学习的急流线提取和识别方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对原始Micaps第11类500hPa风场格点数据进行双线性插值处理,得到分辨率为
512*320的格点数据;
S2、根据插值后每个格点数据在U、V方向上风的大小值,计算得到每个格点的风向风速;
S3、根据所述每个格点的风向风速,提取风速大于等于20m/s的格点,并放入集合A中,其余格点放入集合B中,并将集合A中的格点转化成第一图像,将集合B中的格点转化为第二图像;
所述步骤S3包括以下步骤:
S301、根据所述每个格点的风向风速,提取风速大于等于20m/s的格点,并放入集合A中,其余格点放入集合B中;
S302、将分辨率为512*320的格点转换为分辨率为512*320个像素的图像;
S303、将分辨率为512*320个像素的图像分为RBG三个通道,将集合A中所有格点的风速值作为图像RB通道的值,以及将集合A中所有格点的风向偏转角的值作为图片G通道的值,形成第一图像;
S304、将集合B中格点对应的像素点RGB三个通道值均设置为0,形成第二图像;
S4、读取Micaps第14类标注数据,并转化为标注图像作为标签图像数据;
S5、将所述第一图像、第二图像以及标签图像数据作为标签,训练图像分割模型;
所述步骤S5包括以下步骤:
S501、将所述第一图像以及第二图像作为训练数据,将所述标签图像数据作为标签;
S502、将所述训练数据放入Unet网络中进行计算,得到预测结果;
S503、将预测结果与所述标签进行对比,并利用损失函数计算得到损失值;
S504、根据所述损失值,利用梯度下降法调整Unet网络的参数,并进行迭代训练,直至所述损失值收敛,得到图像分割模型;
S6、根据所述图像分割模型,利用基于密度的DBSCAN聚类方法将识别出的所有急流区域,划分为多个急流区域,得到单个急流区域;
S7、搭建BP神经网络,并将所述标签图像数据作为训练数据,将原始Micaps第14类标注数据作为标签,对所述BP神经网络进行训练,得到回归模型;
S8、利用所述回归模型提取所述单个急流区域的急流线,并保存为Micaps第14类标注数据,完成对急流线的提取和识别。
2.根据权利要求1所述的基于深度学习的急流线提取和识别方法,其特征在于,所述步骤S2中每个格点的风向风速的表达式如下:其中,a表示格点的风向风速,v表示格点V方向风力向量,u表示格点U方向风力向量。
3.根据权利要求1所述的基于深度学习的急流线提取和识别方法,其特征在于,所述步骤S303中风向偏转角的计算方法如下:S3031、以O点为中心,在其周围设置8个格点,并将以O点为中心的360°平分为8个方向;
S3032、根据O点的方向,确定其所在的风向区域;
S3033、取O点所在的风向区域左右两侧的区域,组成大扇形区域;
S3034、根据在大扇形区域内的格点和O点,计算得到风向偏转角。
4.根据权利要求3所述的基于深度学习的急流线提取和识别方法,其特征在于,所述步骤S3034中风向偏转角的表达式如下:若|α‑β|>180°,则所述风向偏转角θ为:θ=180°‑|α‑β|;
若|α‑β|≤180°,则所述风向偏转角θ为:θ=|α‑β|;
其中,α和β均表示风向角度。