高空气象探测数据分析与处理

分类号
ＵＤＣ
密级
学位论文
高空气象探测数据分析与处理
作者姓名：指导教师：李赞妮
张铁教授
东北大学理学院
申请学位级别：硕士学科类别：理学学科专业名称：计算数学
，ｊ学位授予日期：。

．２０／１年－７围评阅人：印新参
壬金铭论文答辩日期：２０１１年６月答辩委员会主席：古牡
东北大学２０１１年６月
东北大学硕士学位论文第１章绪论
高层大气由于离地面越远，受地面的影响很小，其中温度的分布，主要由该高度上
的空气直接吸收太阳辐射来决定。

平流层的下部，温度随高度的增高而保持不变；在上
部，温度随高度的增高而升甜¨。

１。

２．２问题的提出从气温的垂直分布特点可以分析得出，根据时间、地点、气候的不同，气温随高度的变化也不同，其变化规律复杂，平流层气温的变化规律尤为复杂。

沈阳炮兵学院提供的实测气象数据就是一个实例。

基于沈阳炮兵学院提供的实测气象数据，本文根据高空气温的垂直分布特点，将数据分为对流层和平流层两部分分别进行处理和分析，建立数据处理模型，给出气温随高度变化的经验方程和曲线，进而为气温预估技术提供理论依据，为提高炮兵射击精度奠定基础。

１．２．３研究意义
本文的研究对象是实测气象数据，本文研究的主要目的是拟合高空气象探测高度一温度经验曲线，并给出函数方程。

使曲线的拟合优度最高且曲线形状良好，解决传统的“温度一高度”拟合曲线的振荡问题，同时可直接得出气象探测报告所需要的某高度点的温度值，为温度预估提供一定的理论依据，从而为提高炮兵射击精度奠定基础。

１．３本文主要研究内容本文在已有工作的基础上，基于最小二乘法的拟合思想，对沈阳炮兵学院提供的高空气象探测温度数据进行处理和分析，建立了数据处理模型，并对模型进行了检验和分析，最终得出实用性结论。

本文的研究内容主要分为以下几个方面：１．根据高空气象探测数据的特点对数据进行预处理；２．对预处理后的数据进行合理分段和分组，建立数据处理模型；３．对数据处理模型进行分析和改进，并进行检验；４．模型的实用性分析。

．５·
东北大学硕士学位论文第２章理论基础
第２章理论基础
在科学实验中，常常需要基于一组实验观测数据融。

，Ｙ；）｝：。

，建立因变量ｙ与自变量Ｘ之间的函数关系。

这种函数关系分为两类。

一类是所有数据点均满足一种函数关系，函数图像经过所有数据点。

另一类是函数关系能够描述数据的走向和趋势，但函数图像并不经过所有数据点。

这两种描述数据关系的方法就是插值和拟合ＩＳ］。

插值函数曲线是通过所给全部插值节点的，这将使插值函数保留数据的全部测量误差，当插值函数的阶数较高时，曲线摆动很大，而求得的插值函数与实验规律可能偏离甚远。

数据拟合构造的数学函数则能从整体上较好地逼近列表函数。

２．１插值法设函数厂（ｘ）在区间连续，给定刀＋１个点口≤ｘｏ＜而＜…＜ｘ。

≤ｂ（２．１）
已知厂ｋ）＝ｙ。

Ｇ＝ｏ，１，…刀），在函数类Ｐ中寻找一函数缈Ｇ）作为Ｓ（ｘ）的近似表达式，使满足
缈Ｇ。

）＝ｉ（ｘ。

）＝儿，七＝ｏ，ｌ，…，刀（２．２）
这时称／Ｇ）为被插值函数，缈Ｇ）称为插值函数，ｋ｝称为插值节点，公式（２．２）为插值条件，寻求插值函数矽Ｇ）的方法称为插值方法【９】。

２．２拟合运算法
对大多数数据来说，数据量大，虽然能够反映因变量随自变量的变化趋势，但具有测量误差。

所以实际应用中并不刻意要求所建立的函数满足所有的观测数据，而是在符合数据分布特征的某类函数中，依据某种标准选择“最好”的函数作为观测数据的连续模型。

该模型在几何上表示为数据的曲线拟合，故常将建立反映观测数据基本趋势的连续模型称为离散数据的曲线拟合。

２．２．１曲线拟合有关术语
１．拟合函数类【８】
曲线拟合问题首先要明确所选曲线的类型，即确定函数类①。

它可以通过描点作图、观察，并与己知简单函数的图形比较后确定；或由物理规律直接确定。

函数类①通常表
示为：①＝跏玎｛‰Ｇｌ魏ＧＸ…，％Ｇ）｝，其中函数系‰Ｇ），驴，Ｇ），…，纸．６．。