国家超级计算深圳中心(深圳云计算中心)孟钊获国家专利权
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龙图腾网获悉国家超级计算深圳中心(深圳云计算中心)申请的专利一种基于cGAN的区域极端降水预报预警方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119989735B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510451540.X,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于cGAN的区域极端降水预报预警方法是由孟钊;蔡逸男;杨戈设计研发完成,并于2025-04-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于cGAN的区域极端降水预报预警方法在说明书摘要公布了:一种基于条件生成对抗网络(cGAN)的区域极端降水预报预警方法,包括:对多源气象数据进行预处理,包括标准化和空间一致性对齐,以确保数据的可用性。通过cGAN的编码模块提取并融合年际日均特征和距平特征,构建多尺度特征金字塔,增强降雨空间模态的表征能力。利用cGAN的生成器和条件判别器生成预报数据,其中判别器引入降雨协同因子作为物理约束条件,通过对抗损失函数和物理一致性损失优化网络参数。通过图神经网络(GNN)对预报数据进行后处理,以气象站点观测值为真值,进行空间依赖性建模与优化校正,从而显著提升极端降水事件的预报精度和可靠性。
本发明授权一种基于cGAN的区域极端降水预报预警方法在权利要求书中公布了:1.一种基于cGAN的区域极端降水预报预警方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、多源气象数据预处理:对多源气象数据进行标准化处理,对齐不同分辨率数据的空间一致性,所述多源气象数据包括降雨及其协同因子; S2、特征提取与融合:将预处理后的多源气象数据输入条件生成对抗网络cGAN的编码模块,通过多分支结构提取年际日均特征和距平特征,基于注意力机制融合多源特征,并构建多尺度特征金字塔以增强降雨空间模态的表征能力; S3、生成预报数据:将融合后的特征输入到条件生成对抗网络cGAN的生成器中,通过解码模块生成预报数据;利用条件判别器对生成数据进行监督,所述判别器显式引入降雨协同因子作为物理约束条件,通过对抗损失函数和物理一致性损失优化网络参数,以使生成数据符合气象物理规律; S4、图神经网络后处理:基于气象站点和网格点坐标构建拓扑图,以气象站点观测值为真值,利用图神经网络GNN对生成的预报数据进行空间依赖性建模与优化校正,从而提升极端降水事件的预报精度; 步骤S4具体包括以下步骤: 将cGAN生成的预报数据插值到气象站点的空间位置,使用插值函数将预报数据映射到每个气象站点; 将插值后的预报数据与原始预报数据合并,作为图神经网络GNN的输入; 构建图神经网络的图结构,其中节点包括气象站点和cGAN预报数据网格点,边根据站点之间的距离构建; 将节点特征矩阵和邻接矩阵输入到GNN中,通过消息传递、消息聚合、节点更新和多层传播机制,捕捉空间依赖关系并生成经过优化的预报数据; 以气象站点观测值作为真值,计算均方误差MSE损失,通过反向传播更新GNN网络参数,以实现对预报数据的优化校正。
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