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基于Python的飓风路径模拟研究

更新时间：2019-12-21 09:47:55 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

飓风,是大西洋和北太平洋地区将强大而深厚的热带气旋,一般伴随强风、暴雨,严重威胁人们的生命财产,对于民生、农业、经济等造成极大的冲击,是一种影响较大,危害严重的自然灾害。本文通过Python爬取美国各州地理空间数据和飓风“佛罗伦萨”的相关数据,通过对飓风“佛罗伦萨”的数据进行处理,绘制飓风移动路径,为研究飓风的影响和预测提供可视化数据。


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2019 年  
软
件
2019, Vol. 40, No. 5  
第 40 卷 第 5 期  
COMPUTER ENGINEERING & SOFTWARE  
国际 IT 传媒品牌  
基于Python 的飓风路径模拟研究  
王 涛，曾 举，柳德江，阳利永  
（玉溪师范学院，云南 玉溪 653100）  
摘
要: 飓风，是大西洋和北太平洋地区将强大而深厚的热带气旋，一般伴随强风、暴雨，严重威 胁人们的  
生命财产，对于民生、农业、经济等造成极大的冲击，是一种影响较大，危害严重的自然灾害。本文通过 Python  
爬取美国各州地理空间数据和飓风“佛罗伦萨”的相关数据，通过对飓风“佛罗伦萨”的数据进行处理，绘制飓风  
移动路径，为研究飓风的影响和预测提供可视化数据。  
关键词: 地理空间数据；Python；飓风；GeoDataFrame  
中图分类号: TP312  
文献标识码: A  
DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.05.007  
本文著录格式：王涛，曾举，柳德江，等. 基于 Python 的飓风路径模拟研究[J]. 软件，2019，40（5）：33-37  
Research on Hurricane Path Simulation Based on Python  
WANG Tao, ZENG Ju, LIU De-jiang, YANG Li-yong  
(Yuxi Normal University, Yuxi, 653100, China)  
【Abstract】: Hurricane is a strong and deep tropical cyclone in the Atlantic Ocean and the North Pacific. It is usually  
accompanied by strong winds and rainstorms, which seriously threatens people's lives and property, and has a great  
impact on people's livelihood, agriculture and economy. It is a natural disaster with great impact and serious harm.  
In this paper, we use Python to crawl the geospatial data of American States and the related data of Hurricane Flor-  
ence. Through processing the data of Hurricane Florence, we can draw the moving path of Hurricane and provide  
visual data for studying the impact and prediction of Hurricane.  
【Key words】: Geospatial data; Python; Hurricanel; GeoData frame  
0 引言  
1 地理空间数据获取  
飓风“佛罗伦斯”是在美国东海岸形成的飓风，  
地理空间数据在我们的日常生活中有着广泛的  
应用。例如我们从一个地方到其他地方，我们需要导  
航，导航 APP 中就集成了我们所需要的地理空间数  
据；我们想知道某个地区的天气状况，需要知道它的  
位置信息。从地理空间数据中，不仅可以找到位置，  
还可以找到物体的长度，大小，面积或形状，可以获  
得对象的坐标，例如纬度，经度和高程等。本文中  
是该地区 30 多年来最强大的风暴。截至美东时间  
2018 年 9 月 11 日清晨 5 时，“佛罗伦萨”中心部位  
于北卡罗来纳州东南偏东约 1570 公里，以每小时  
24 公里向西北偏西移动[1]。9 月 12 日，四级飓风“佛  
罗伦斯”在扑向美国东海岸的路途上威力进一步增  
强。预计于 9 月 14 日晚些时候在弗吉尼亚州、北卡  
罗来纳州和南卡罗来纳州的海岸线附近登陆，强度  
逼近 5 级，估计损失达 170 亿美元。本文通过 Python  
语言模拟绘制飓风“佛罗伦萨”的路径，了解它的  
起源，何时何地增强，并在 Python 中对其更多的信  
所需要的飓风数据来源于 Hurricane Florence[5-7]  
。
飓风移动路径的模拟需要一定的底图数据，本  
文使用的美国底图数据来自于互联网，包含了美国  
各州的边界数据文件，其分辨率为 5 米，格式为  
GeoJSON。  
息进行分析[2-3]  
。
滇中城市群综合承载力时空演变机理和调控研究资助，编号：2017FH001-046  
基金项目:  
作者简介:  
王涛(1987 )，男，助教，主要研究方向：三维激光点云数据处理、无人机影像提取；曾举(1986 )，女，讲师，主要研究方  
-
-
向：水文遥感；柳德江(1973 )，男，副教授，主要研究方向：城市综合承载力；阳利永(1983 )，男，副教授，主要研究方向：地籍与房产  
-
-
测量。  
第 40 卷 第 5 期  
软
件
图1 各州地理空间数据  
Fig.1 State geospatial data  
相比较小。在此次飓风“佛罗伦萨”的影响中不会  
2 底图绘制  
涉及到该地区，因此排除阿拉斯加和夏威夷地区，  
通过在 Python 中加载美国各州地理空间数据，  
对地图的大小和颜色进行重新绘制如下图 3 所示。  
发现地理空间数据与 Pandas DataFrame 中的数据类  
型特征比较相似[8-9]，因此，可以使用 plot 工具绘制  
底图如下图 2 所示：  
3 飓风数据加载与分析  
本文中加载的飓风“佛罗伦萨”数据来源于  
Hurricane Florence[10-11]，飓风部分数据如图 4 所示。  
在加载飓风数据之前，首先对飓风数据的类型  
进行检查、是否有缺省值。本文借助 missingno 检查  
飓风“佛罗伦萨”的缺失值，用可视化的方法显示  
缺少的数据。例如所加载的飓风数据中“Forecaster”  
列中缺少一个，如下图所示，但是对于本文模拟飓  
风移动路径来说，不需要 Forecaster 列，因此可以  
忽略掉。  
图2 各州边界图  
Fig.2 State border map  
由于互联网中搜集到的信息中包含了阿拉斯  
加、夏威夷和波多黎各等地，使得美国地图与框架  
图 3 底图  
Fig.3 The base map  
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