| 研究生: |
賴俊森 Lai, Jen-Sen |
|---|---|
| 論文名稱: |
應用迴歸分析與類神經網路技術以雷達回波推估降雨量 Using Radar Reflectivity to Evaluate Rainfall with Linear Regression and Artificial Neural Network |
| 指導教授: |
李德河
Lee, Der-Her |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering |
| 論文出版年: | 2019 |
| 畢業學年度: | 107 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 218 |
| 中文關鍵詞: | 雷達回波 、dBZ-I關係式 、類神經網路 |
| 外文關鍵詞: | Radar echo, dBZ-I relationship, Artificial Neural Network |
| 相關次數: | 點閱:65 下載:1 |
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臺灣每年的5、6月均迎來梅雨季節,7到10月則常受接踵而來的颱風侵襲,且隨著日益極端之氣候影響下,豪雨及強颱所帶來的極端雨量在水土保持不良的集水區上游地區,常有土石流等嚴重災害,而當排水設施不堪豪雨侵襲的負荷時,民宅淹水災害也是時有所聞。因此,為了降低大眾生命財產所受之威脅,準確的降雨觀測與預測以作為防災研究及避免對策的參考是有其必要性的。本研究首先分析中央氣象局提供之高精度雷達回波,並根據已蒐集雷達回波資料之測站持續新增數據資料,選定阿里山地區、南化地區、六龜地區以及六甲地區共16測站,將其應用於預測雲層下方的降雨強度與分佈情形,建立上述試驗測站之雷達回波強度dBZ與降雨強度I之單變數迴歸式,作為快速且直接的推測雨量之依據。接著再加入影響降雨之變數如風速、風向和溫度進行修正,整理出各變數間之多元迴歸關係式,進一步提高雷達回波估計降雨量之準確度。另考慮到在極端雨量下迴歸式精確度在類神經網路學習下還可再行提升,因此選出阿里山測站、北寮測站、六龜測站以及王爺宮測站,針對梅雨及西南氣流、午後雷陣雨及颱風降雨類型建立倒傳遞類神經網路結構。梅雨及西南氣流、午後雷陣雨作為網路模式的輸入因子與多元迴歸式變項相同;而颱風模式考慮到其降雨機制之複雜,再根據氣象局颱風警報單提供資訊,以及物理現象衍伸出之參數,共計17項輸入因子納入類神經網路輸入層中。除推估現時雨量外,也即時模擬出短時距目標如1、3小時後的高精度降雨量,以達到本研究藉降雨預報供防災研究參考之目的,且可供未來更進一步的研究和應用。
Firstly, this study analyzed the high-precision radar echoes provided by the Central Meteorological Administration, and selected 16 stations in Alishan area, Nanhua area, Liugui area and Liujia area based on the continuously added data of the stations that have collected radar echoes, and applied them to forecast the rainfall intensity and distribution under the clouds. The single variable regression formulas of radar echo intensity dBZ and rainfall intensity I of the test stations are described as a basis for fast and direct estimation of rainfall. Then, the variables affecting rainfall, such as wind speed, wind direction and temperature, are added to correct them. The multiple regression relationships among the variables are sorted out to further improve the accuracy of radar echo estimation of rainfall. In addition, considering that the accuracy of regression can be further improved under extreme rainfall, the Alishan station, Beiliao station, Liugui station and Wang Yegong station are selected to construct neural network structure for plum rain and southwest airflow, afternoon thunderstorm and typhoon rainfall types. Considering the complexity of rainfall mechanism, the typhoon model had 17 input factors in the input layer of the neural network. In addition to estimating the current rainfall, it can also simulate the high-precision rainfall of short-range targets such as 1 or 3 hours later.
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校內:2024-08-31公開