深圳光明建设局官方网站,要注册一家公司需要什么条件,WordPress站内跳转设置,怎么建立企业网站2024年妈杯大数据竞赛初赛整体难度约为0.6个国赛。A题为台风中心路径相关问题#xff0c;为评价预测问题#xff1b;B题为库存和销量的预测优化问题。B题难度稍大于A题#xff0c;可以根据自己队伍情况进行选择。26日早六点之前发布AB两题相关解题代码论文。
下面为大家带来…2024年妈杯大数据竞赛初赛整体难度约为0.6个国赛。A题为台风中心路径相关问题为评价预测问题B题为库存和销量的预测优化问题。B题难度稍大于A题可以根据自己队伍情况进行选择。26日早六点之前发布AB两题相关解题代码论文。
下面为大家带来详细的A题解题思路【注该思路为真实求解之前的暂定思路实际论文代码可能因数据问题、模型问题与思路有一定出入】
作为数据类型题目本题可以分为四个大部分分别为数据处理、台风分类评价模型、台风路径预测模型、台风登陆后的风速与降水量预测模型。
数据处理
对于题目给出的数据一共提供了1945年至今1813场台风的相关数据。我们需要对题目给出的数据进行必要的处理。主要包括缺失值处理、时间处理、数据编码、异常值处理、数据描述性分析。
1、缺失值处理对于题目存在的大量缺失值我们可以选择插值填充也可以选择直接删除所在行。 2、时间处理对于题目给出的数据格式直接进行变成计算机无法识别我们需要根据数据特征六小时间隔转化为YYYYMMDDHH格式方便进一步进行处理 3、数据编码 对于题目给出的各种数据存在直接使用汉字或者字母进行编码的结果需要转化为数据才能进一步建立模型。 4、异常值处理 对于题目中存在的极端数据例如 高达110的风速 低至50的气压都应该结合实际情况进行分析。 5、数据描述性分析;我们可以对题目给出的路径绘制对应的可视化进一步进行描述分析 问题 1台风特征参数与气象因素的关系及分类评价模型
根据题目提供数据台风特征信息主要为台风强度、台风等级、风速、气压、移动方向、移动速度。首先可以对台风特征参数进行相关性分析了解每个指标与台风强度、等级之间的关系。计算特征之间的相关系数例如使用皮尔逊相关系数找出与台风强度风速、气压高度相关的气象因素。并使用热力图进行可视化展示。根据分析结果进行特征选择。
建立相关的分类模型进行分类即可可以使用无监督学习方法例如K-means聚类对台风进行初步的类别划分。可以根据台风的风速、气压、移动速度等指标对台风进行聚类分为若干类如弱台风、中等台风、强台风。
也可以从历史数据中获取台风类别例如夏台风、秋台风的标签可以使用**随机森林Random Forest或支持向量机SVM**进行分类。使用历史台风数据训练模型以气温、气压、季风等气象数据作为输入台风等级或类型作为输出。
问题 2台风路径预测模型
要求根据多种气象因素气温、气压、洋流、风场等预测台风路径并利用Dynamic Time WarpingDTW算法与实际路径进行对比。
主要求解思路使用回归模型或者时空序列模型进行路径预测。例如考虑使用多元线性回归或者**LSTM长短期记忆网络**等适合时间序列预测的深度学习模型。使用**Dynamic Time Warping (DTW)**来度量预测路径与实际路径之间的相似性DTW可以处理不同长度的时间序列衡量它们之间的相似性。
具体过程
基于物理机制的数值预测模型
可以使用基于气象动力学的数值天气预报模型如WRF通过模拟台风生成的物理过程来进行路径预测。这些模型考虑了大气的物理过程包括风场、气压梯度、地球自转等但其计算量较大操作难度较大不推荐。
基于数据驱动的机器学习模型
台风路径预测属于典型的时空序列预测问题深度学习方法中的**长短期记忆网络LSTM**和**门控循环单元GRU**非常适合这类应用。
LSTM/GRU**通过捕捉历史路径和气象因素的时间依赖性能够预测台风未来的路径点。
模型输入包括过去的经纬度坐标、气压、风场等特征输出为未来时间点的经纬度。
通过这种方式LSTM或GRU可以用于逐步预测台风未来的路径点从而形成完整的预测路径。这些模型需要大量历史台风数据进行训练并通过交叉验证来确保模型的泛化能力。
多元函数型数据主成分分析FPCA
将台风路径的时间序列数据表示为连续函数并通过主成分分解提取主要的变化模式得到路径变化的主要特征。
可以将台风路径数据降维得到几组主成分得分这些主成分得分描述了台风路径的主要变化模式如向北、向西的偏向趋势或路径曲率的变化。
Dynamic Time WarpingDTW对比分析
将**预测路径**和**实际路径**使用DTW进行对比计算它们之间的相似度。
问题 3台风登陆后降水量和风速的关系
问题三要求建立台风在登陆后风速和降水量之间的关系以及降水量与距台风中心距离之间的关系。我们需要结合物理机制和统计建模的方法建立一个综合的预测模型并应用于2024年9月16日至18日第13号台风贝碧嘉的实际情况进行预测与分析。
主要思想为建立 风速与距离、降雨量与距离的两个函数关系
使用历史台风数据拟合模型计算出各回归系数进行模型验证确保其泛化能力。
1风速与距离的关系模型
台风登陆后风速通常呈现出逐渐衰减的趋势。我们可以使用指数衰减模型来描述风速随距离的变化:
