由中國氣象局公共氣象服務中心、中國計算機學會大數(shù)據(jù)專家委員會、中國氣象局華風氣象傳媒集團共同主辦,華風創(chuàng)新研究院、北京天譯科技有限公司、北京曉數(shù)科技有限公司聯(lián)合承辦的2018中國氣象“神·氣”大數(shù)據(jù)算法與應用大賽,自今年8月23日正式開賽以來,吸引了來自71所頂尖院校、52家企事業(yè)單位的866人參賽,提交作品兩千余個,創(chuàng)下氣象領域賽事參與規(guī)模及質量的新高度,最終8個團隊突出重圍晉級決賽。
UCAS-Yanqi lake、交叉熵、吃棗藥丸團隊從中脫穎而出,獲得本屆大賽一等獎,
Data時代、樓上的我們來了團隊獲得二等獎,
default7608316、HI-18、Tibet團隊獲得三等獎。
選手將關注點放在了氣候變化上,從植被覆蓋與具體氣象要素之間的聯(lián)系出發(fā),利用3種回歸分析算法(梯度提升決策樹算法、隨機森林算法、線性回歸算法)進行了仙桃市氣溫、降水與歸一化植被指數(shù)(NDVI)的相關分析,擬選用模擬效果最好的回歸方法對未來氣溫、降水等氣象因子對于植被的影響進行預測,同時對站點氣象觀測數(shù)據(jù)以及植被指數(shù)進行了可視化展示。整個作品為未來植被對氣候變化的響應預測和可視化解決方案進行了一次有意義的創(chuàng)新和嘗試。
當今時代,隨著氣候的變化,世界范圍內(nèi)的森林火災都出現(xiàn)了高發(fā)態(tài)勢,什么因素可以影響森林火災的規(guī)模和傳播并影響森林火災的表現(xiàn),其發(fā)生有何規(guī)律,為了探究解決這些問題,該組選手考慮用大數(shù)據(jù)方法進行相關分析預測,通過當?shù)貧庀笳疽约白詣託庀笳镜全@得的氣象數(shù)據(jù)、森林火災的規(guī)模等數(shù)據(jù),用算法研究出的火災解決方案,來預測森林火災的燃燒面積,使用空間、時間系統(tǒng)和氣象數(shù)據(jù)進行選擇設置來預測火災的燃燒區(qū)域。
該組選手研究出的系統(tǒng),只需要輸入幾個相關的參數(shù)(例如溫度、降雨、相對濕度等)就可以預測出火災風險較高的區(qū)域以及可能燃燒的面積,然后進行自動化的相關干預以及相對比較風險較高的區(qū)域會發(fā)出警告,提示相關部門進行預防;對于已經(jīng)發(fā)生火災的場景,通過這套系統(tǒng)根據(jù)當時的氣象數(shù)據(jù)可以預測出火災的影響范圍以及時間,以便于進行消防。這在森林火災管理方面將會發(fā)揮巨大用途,對于火災管理決策支持特別有用,將大大減少不必要的人力物力調(diào)配,且能有效預警,預防火災蔓延。
人們對于天氣這一因素和犯罪行為之間的關聯(lián)分析由來已久,但以往的研究更傾向于得出籠統(tǒng)的觀點性結論,比如冬季氣溫與犯罪率呈現(xiàn)強烈的關聯(lián)性,夏季氣溫與犯罪率的關聯(lián)則不明顯。
該組選手盡可能的在現(xiàn)有的條件下選擇了主辦方提供的氣象數(shù)據(jù)結合站點數(shù)據(jù)結合2017年案件信息,作為數(shù)據(jù)集分析,具體到天氣的各種具體屬性,對這些屬性與犯罪行為之間的相關性和犯罪行為分析相關性,并嘗試建模,通過回歸模型等對犯罪行為合理的預測。對于預測犯罪、提前根據(jù)地形天氣等因素調(diào)配警力、商業(yè)保險、城市建設等方面都提供合理而有效的建議。
以resnet-101的成果為基礎,基于Dilated Deformable Renset架構,充分利用4217張彩云圖片數(shù)據(jù)進行機器學習訓練,根據(jù)五折交叉驗證法獲得多個彩云模型,實現(xiàn)對彩云形狀的分類。
通過senet在局部感受野上將空間(spatial)信息和特征維度(channel-wise)的信息進行聚合最后獲取全局信息,借助Focal Loss函數(shù)降低大量簡單負樣本在訓練中所占的權重,利用模型蒸餾技術將復雜模型轉化為小模型從而提高訓練學習能力,結合隨機加權平均法,實現(xiàn)五類云彩的分類預測。
由于非法采礦、亂砍亂伐等破壞性開采自然資源的行為往往發(fā)生在偏僻的地方,有關部門在技術與資金的限制下不能進行很好的監(jiān)管,致使其行為日益猖獗,自然環(huán)境各要素內(nèi)在的配置機制發(fā)生失調(diào),環(huán)境質量迅速惡化。面對此類現(xiàn)象,該團隊利用深度學習算法,通過分析衛(wèi)星圖像中蘊含的氣候和土地信息,得到對應地區(qū)的土地使用情況,高效得尋找到疑似非法利用自然資源的地區(qū),從而達到協(xié)助有關部門對土地監(jiān)管的作用。
該組選手利用氣象數(shù)據(jù)作數(shù)據(jù)挖掘的方法來預測森林火災規(guī)模,對預測結果有益,數(shù)據(jù)收集成本非常低。
火災規(guī)模預測系統(tǒng)使得從預測到預防再到消防有比較完整的系統(tǒng)和措施,通過預測系統(tǒng),輸入相關參數(shù)就可以預測出火災風險較高的區(qū)域以及可能燃燒的面積,然后進行自動化的相關干預以及相對比較風險較高的區(qū)域會發(fā)出警告,提示相關部門進行預防,對于已經(jīng)發(fā)生火災的場景,通過系統(tǒng)根據(jù)當時的氣象數(shù)據(jù)可以預測出火災的影響范圍以及時間,以便于進行消防。
研究表明,很多疾病的發(fā)病、對應科室的來診人數(shù)都與氣象因素有著明顯關聯(lián)。例如,急性腦血管疾病發(fā)病人數(shù)存在明顯的季節(jié)性變化和日變化特征,因此本組選手通過提取解放軍總醫(yī)院急救數(shù)據(jù)庫2015年5月1日至2018年3月19日共486137人次預檢分診患者基本資料,再基于天氣數(shù)據(jù),探討天氣因素與急救醫(yī)療機構救治人數(shù)的相關性,最終實現(xiàn)通過氣象數(shù)據(jù)預測特定科室門診人數(shù)。
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