1.一种基于CBAIM差分循环神经网络的短临预报方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1,选用气象雷达数据集,输入雷达回波图像序列;
步骤2,对所输入图像进行去噪和归一化处理;
步骤3,通过STLSTM单元对图像序列的时间信息和空间信息建模;
步骤4,通过循环特征提取架构MIM和三层差分注意力单元MICA获取差分信息;
步骤5,通过CBAM模块进行通道域和空间域的关注;
步骤6,对数据降维输出单时间步结果;
步骤7,输出预测结果;
所述步骤3中,在STLSTM单元内部采用卷积算子对雷达回波图像进行特征提取,STLSTM单元内部由两条相似的数据流组成,数据流由三个门控机制组成,分别是遗忘门、输入门和输出门,两条数据流的其中一条生成长期记忆信息C,另一条生成空间记忆M,结果H由C和M的特征提取生成,H、C和M三种特征图的维度为 ;
所述步骤4中,MICA单元内部具有差分结构,通过MIM架构获取差分信息,采用卷积算子作为基本运算,对H、C和M三种特征图作进一步特征提取;
所述步骤5中,使用CBAM进行通道域和空间域不同权重的关注;CBAM模块由通道注意力机制结构和空间注意力机制结构组成。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤1中,选用的气象雷达数据集是雷达回波数据的时间序列,以灰度图片的形式储存,时间分辨率为6分钟,单张图片的维度是,以一个小时的10张雷达回波图像序列作为输入。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2中,采用低值伪影的操作进行去噪,归一化的公式为 ,其中: 表示一个二维图像中第i行第j列的一个像素值,即雷达回波值; (x)表示图像所有像素点值的最小值; 表示图像所有像素点值的最大值; 表示归一化处理后的二维图像中的第i行第j列的第一个像素值。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤6中,使用卷积核大小为 的卷积层,将卷积过滤器的数量设为1,输出维度为 的预测结果作为预测得到的时刻的雷达回波图像。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤7中,循环步骤3‑步骤6,循环19个时间步,最后得到的后10个时间步的结果就是CBAIM网络模型预测未来一小时的雷达图像。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:将预测结果与真实值通过MSE损失函数求出损失值,损失值对模型进行反向传播更新模型中的参数,重复对多批数据求损失值,更新模型参数。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于:所述MSE损失函数表示为,其中 表示宽为w高为h的真实雷达回波图像中第i行
第j列的像素值; 表示模型预测结果第i行第j列的像素值;K表示一共有K帧图像。