用于使用點觀測來細化天氣預報的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了通過利用特定位置和時間的天氣事件的實際觀測來生成更準確的天氣預報的方法、設備，以及非瞬時性的計算機可讀取的存儲介質。例如，觀測數據可以從用戶設備接收，并包含表示用戶觀測到的天氣事件的信息。可另選地，或另外，觀測數據可以由置于某些位置的一個或多個傳感器自動地生成，并在檢測到觀測時自動地傳輸到中央服務器。觀測數據可以被用來預測對應于，或以別的方式涉及發生了觀測到的事件的特定位置的位置的天氣預報。
【專利說明】用于使用點觀測來細化天氣預報的方法和系統
[0001] 對相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年4月4日提交的共同擁有的并且共同發明的美國專利申 請No. 13/856, 923、2013年6月20日提交的美國專利申請No. 13/922, 800、2013年7 月22日提交的美國專利申請No. 13/947,331、2013年6月26日提交的美國臨時申請案 No. 61/839, 675、2013年6月16日提交的美國臨時申請案No. 61/835, 626,以及2013年6 月19日提交的美國臨時申請案No. 61/836, 713的優先權，此處引用了這些申請的全部內容 作為參考。
【技術領域】
[0003] 所公開的主題一般涉及用于產生天氣預報的方法。更具體地說，主題涉及用于產 生天氣預報的軟件應用。
【背景技術】
[0004] 目前可用的用于產生天氣預報的系統只是推送系統；即，系統從傳感器、數據庫等 等搜集信息，基于此信息產生天氣預報，并向用戶推送天氣預報。
[0005] 用戶常常發現，預測對于他們的位置是不準確的，預測的制作者無法判斷他們的 預測實際上是否準確。
[0006] 市場上有從觀察者拉信息的需求，觀察者也可以是位于為其產生天氣預報的區域 的用戶，以幫助提高天氣預報的準確度。
【發明內容】
[0007] 可以提供一種計算機實現的方法，包括：從遠程設備接收與第一位置和第一時間 相關聯的天氣相關的觀測數據，所述天氣相關的觀測數據包括從觀測與所述第一位置和所 述第一時間相關聯的天氣相關的事件獲得的數據，基于所述天氣相關的觀測數據，生成與 第二位置和第二時間相關聯的天氣預報，以及向所述遠程設備輸出所述天氣預報。
[0008] 在某些實施例中，該方法可以包括形成第二位置的圖像，圖像包括與天氣預報值 相關聯的像素。
[0009] 在某些實施例中，該方法可以包括形成第二位置的至少兩個圖像，圖像中的每一 個都與不同的時間相關聯。
[0010] 在某些實施例中，天氣相關的事件可以包括冰雹、風、閃電、溫度、降水和日光強度 中的至少一項。
[0011] 在某些實施例中，方法可以包括基于天氣相關的觀測數據來修改與像素相關聯的 天氣預報值。
[0012] 在某些實施例中，天氣相關的事件由操作遠程設備的用戶觀測，用戶導致遠程設 備傳輸天氣相關的觀測數據。
[0013] 在某些實施例中，遠程設備可以在檢測到天氣相關的事件的觀測時自動地傳輸天 氣相關的觀測數據。
[0014] 在某些實施例中，方法可以包括：從第二遠程設備接收與第三位置和第三時間相 關聯的第二天氣相關的觀測數據，所述第二天氣相關的觀測數據包括從觀測與所述第三位 置和所述第三時間相關聯的天氣相關的事件獲得的數據，其中與所述第二位置和所述第二 時間相關聯的所述天氣預報是基于與所述第一位置和所述第一時間相關聯的所述天氣相 關的觀測數據和與所述第三位置和所述第三時間相關聯的所述第二天氣相關的觀測數據 生成的。
[0015] 在某些實施例中，方法可以包括：存儲所接收的天氣相關的觀測數據，產生關于所 存儲的天氣相關的觀測數據的統計，所述統計包括表示接收到所述天氣預報的遠程設備的 數量的信息，以及向所述遠程設備輸出所述統計的至少一部分。
[0016] 在某些實施例中，方法可以包括：將所述天氣相關的觀測數據與預先存儲的天氣 數據進行比較，以及基于比較，確定影響天氣預報的生成的天氣相關的觀測數據的權重。
[0017] 在某些實施例中，方法可以包括：產生與所述遠程設備相關聯的信任評級，以及基 于信任評級，確定從遠程設備接收的影響天氣預報的生成的天氣相關的觀測數據的權重。 另選地或另外地，可以將信任評級指定給可能操作，或以別的方式與一個或多個遠程設備 相關聯的用戶。
[0018] 在其他實施例中，可以有用于細化天氣預報的方法，包括：獲得特定位置和給定時 間的天氣相關的觀測，以及在形成地球上的特定區域的格網圖像時使用所述天氣相關的觀 測，所述格網圖像包括像素，其中每個像素都具有對應于天氣值的值，而所述天氣值又對應 于天氣預報，其中形成格網圖像包括形成多個格網圖像，每個格網圖像都對應于時刻。
[0019] 進一步地，也可以有用于預測在特定位置在給定時間的天氣相關的事件的存在的 方法。在某些實施例中，方法可以包括：獲得天氣相關的事件在所述特定位置以及所述給定 時間的天氣相關的觀測，基于所述天氣相關的觀測，改變或確認格網圖像中的天氣值，以及 使用所改變或確認的天氣值，產生天氣預報。
[0020] 在其他實施例中，可以有用于在天氣預報中使用來自觀察者的貢獻的方法。該方 法可以包括：從所述觀察者獲得天氣相關的觀測，每個觀測都是在特定位置和在給定時間 作出的，在為用戶產生未來的天氣預報時使用來自所述觀察者的所述天氣相關的觀測，計 算關于來自所述觀察者、天氣預報和得益于所述觀測的用戶的所述天氣相關的觀測的統 計，以及向所述觀察者中的至少一個發送消息，所述消息包括關于來自所述觀察者中的至 少一個的所述天氣相關的觀測的統計的至少一部分。
[0021] 在某些實施例中，可以有包括一個或多個處理器，存儲計算機指令的存儲器的設 備，計算機指令可以由一個或多個處理器執行，以便導致設備在指令被執行時執行上文所 描述的方法中的任何一個或多個。進一步地，還可以有存儲這樣的指令的非瞬時性的計算 機可讀介質。設備可以是移動設備，諸如，非排他地，手持式設備、手機、汽車等等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 通過閱讀下面參考各個附圖進行的詳細描述，本發明的進一步的特征和優點將變 得顯而易見，其中：
[0023] 圖1示出了根據實施例的用于使用點觀測來產生天氣預報的系統（nowcaster)的 框圖的示例；
[0024] 圖1B示出了根據另一個實施例的用于使用點觀測來產生天氣預報的系統 (nowcaster)的框圖的示例；
[0025] 圖1C示出了根據另一個實施例的用于使用點觀測來產生天氣預報的系統 (nowcaster)的框圖的示例；
[0026] 圖2示出了根據實施例的用于眾包用于從觀測產生天氣預報的天氣觀測的方法 的流程圖的示例；
[0027] 圖3示出了根據實施例的用于基于點觀測和天氣雷達數據來預測冰雹的方法的 流程圖的示例；
[0028] 圖4示出了根據實施例的用于在天氣預報中使用來自觀察者的貢獻的方法的流 程圖的示例；
[0029] 圖5A到?示出了根據實施例的用于呈現天氣預報，以及用于從觀察者獲得點觀 測的應用程序的示例的屏幕快照；
[0030] 圖6示出了可以在其中實施各實施例的網絡環境的示例；以及
[0031] 圖7示出了其中可以實施所要求保護的主題的各實施例的合適的計算操作環境 的示例性圖示。
[0032] 值得注意的是，在附圖中，相同特征通過相同附圖標記來標識。
【具體實施方式】
[0033] 現在將參考構成本發明的一部分并通過圖示說明其中可以實施各實施例的特定 實施例的附圖，在下文中比較全面地描述各實施例。還為了通過本公開向所屬領域的技術 人員表達所要求保護的主題的范圍而描述各實施例。然而，各實施例可以以許多不同的形 式來實現，不應該被解釋為僅限于此處所闡述的各實施例。
[0034] 特別地，各實施例可被實現為方法或設備。相應地，各實施例可以呈現完全是硬件 實現、完全是軟件實現或組合了軟件和硬件方面的實現等等的形式。此外，雖然各實施例是 參考便攜式或手持式設備來描述的，但是，它們還可以在臺式機、膝上型計算機、平板設備， 或具有足夠的計算資源以實現各實施例的任何計算設備上實現。
[0035] 定義
[0036] 在本說明書中，下列術語被定義為如下：
[0037] Nowcasting:術語 Nowcasting 是"now" 和"forecasting" 的縮寫；它是指被設計 為作出短期預測（通常在0到12小時范圍）的技術的集合。
[0038] nowcaster是為給定區域（地球上非常小的區域（5米、10米、50米、100米、500米、 1，000米等等）準備非常短時間（例如，1分鐘、5分鐘、15分鐘、30分鐘等等）的預報的天 氣預報設備。
[0039] 天氣值是任何種類的天氣相關的數量或屬性，諸如溫度、氣壓、能見度、降水類型 和強度、累積、云量、風等等。
[0040] 預報天氣值是由nowcaster預測的天氣值。
[0041] 天氣相關的事件是，例如，冰雹、陣風、雷電、溫度變化等等中的至少一種。
[0042] 降水類型（PType):表示降水的類型。降水類型的示例包括，但不限于，雨、雪、冰 霍、凍雨、小冰霍、冰晶等等。
[0043] 降水率（PRate):表示降水強度。降水率值的示例包括，但不限于，無、小、中等、 大、極大等等。在一個實施例中，降水率還可以被表達為值的范圍，諸如：無到小、小到中等、 中等到大，或上述的任何組合。
[0044] 降水概率：表示可能發生降水的概率。降水概率值的示例包括，但不限于，無、不大 可能、微小的機會、有機會、可能、很可能，以及確信等等。
[0045] 在一個實施例中，降水概率還可以被表達為值的范圍，諸如：無到小、小到中等、中 等或到大。降水概率還可以用百分比來表示；例如，〇%、25%、50%、75%、100%等等；或百 分比的范圍；例如，0%到25%、25%到50%、50%到75%、75%到100%等等。在一個實施 例中，可以從概率分布中獲得降水概率。
[0046] 降水類型和降水率類別（PTypeRate) :PTypeRate類別是降水類型和降水率的組 合，可以將給定時間段的發生概率與此關聯以表示接收到某一降水率的某一類型降水的可 能性。
[0047]天氣預報是可向用戶顯示的一組一個或多個預報天氣值。
[0048]天氣相關的觀測可以是圖像、視頻、自由形態的文本（推特、消息、電子郵件等 等）、任何種類的天氣值，諸如溫度、氣壓、能見度、降水類型以及強度、累積、云量、風等等。 [0049] 點觀測是，如此處所定義的，在特定位置在給定時間作出的觀測。
[0050]特定位置是地球上的在那里作出觀測的位置。5米到10米的精度適用于此處所描 述的各實施例，但是，位置的變化可以更大，諸如25米、50米、100米、1000米或或更大（例 如，較小精度）。用于獲得特定位置的裝置包括在提交此專利申請時可用的任何類型的地 理定位裝置或定位系統。地理定位裝置或定位系統可以是自動化的，也可以不是自動化的。 自動化地理定位裝置或定位系統包括全球定位系統、RF定位系統、無線電定位技術、網際協 議（IP)地址、MAC地址、WiFi、射頻標識（RFID)等等。定位系統還可以是人工的，諸如提供 街道地址、街道拐角、建筑物或地界標等等。
[0051] 給定時間被定義為在對應于特定位置的時區作出點觀測的小時、分鐘和秒。給定 時間的小時、分鐘和秒還可以根據協調世界時（UTC)或格林威治標準時間（GMT)記錄，以便 給定時間獨立于特定位置。給定時間的精度可以大于或小于1秒。例如，在某些實施例中， 5秒、10秒、30秒、60秒等等的精度可以對于此處所描述的各實施例足夠。
[0052] 用戶是天氣預報被轉發到的人。觀察者是提供自動化和/或有人操縱的觀測的實 體。觀察者可以是人或自動化機器。觀察者還可以是如此處所定義的用戶。
[0053] 格網圖像是包括經緯度坐標的圖像。因此，它是雙維地理局部化的點I像素的集 合。
[0054] 格網圖像中的每個像素都對應于位置，并可以表示單一天氣值，值的概率分布或 置信水平。
[0055]簡而言之，各實施例描述了用于通過不僅考慮各種類型的天氣值而且還考慮特定 位置特定時間的實際觀測來生成比較準確的天氣預報的計算機實現的方法和系統。這樣的 觀測可以是自動化的，并自動地推送到數據庫，或可以是以用戶為導向的，諸如用戶分別地 報告他們的觀測。
[0056] Nowcaster
[0057] 圖1A-1C是根據本描述的nowcaster的框圖的示例。
[0058] 如圖1A-1C所示，nowcaster 200從諸如天氣觀測源之類的不同的源201接收天 氣觀測，包括但不限于：點觀測201_2(例如，由用戶和自動化站所提供的反饋）、天氣雷達 201-3、衛星201-4及其他類型的天氣觀測201-1，以及諸如數值天氣預報（NWP)模型輸出 201-5以及天氣預報以及氣象報告201-6的天氣預報源。
[0059] nowcaster 200包括存儲器220和處理器210。存儲器220包括方法的指令，還存 儲來自天氣源201的數據、中間結果和天氣預報。處理器210使nowcaster 200執行計算。
[0060] nowcaster 200可以通過通信網絡254從用戶150那里接收信息230。根據實施 例，此信息230可以是選擇的時間增量100。
[0061] nowcaster 200輸出天氣預報或天氣預報的序列。
[0062] 圖1B是nowcaster 200的一個實施例。在此實施例中，nowcaster200包括PType 分布預報器202和PRate分布預報器204。PType預報器202從不同的天氣源201接收天 氣觀測，并輸出對于給定經緯度（和/或位置）在一個時間間隔內的降水類型的概率分布。 例如：
[0063] a?雪：10%
[0064] b?雨：30%
[0065] c?凍雨：60%
[0066] d?冰雹：0%
[0067] e?冰丸：0%
[0068] 類似地，PRate預報器204從不同的源201接收給定經緯度的天氣觀測，并以表達 不確定性的表示輸出降水率（PRate)的概率分布預測。例如，PRate可以作為給定經緯度 的降水率的概率分布或一個時間間隔內的降水率的范圍輸出。例如：
[0069] f.無降水：30%
[0070] g?小：40%
[0071] h?中等：20%
[0072] i?大：10%
[0073] 由PRate預報器204和PType預報器202輸出的PRate和PType值被發送到預測 組合器206,以將這些值組合為表示降水結果的單一值PTypeRate。例如，如果PType的值 是"雪"，而"PRate"的值是大，則PTypeRate的組合值可以是"大雪"。
[0074] 對于給定經緯度，系統輸出預定義的時間間隔（固定（例如：1分鐘）或可變（例 如，1分鐘、然后5分鐘、然后10分鐘等等））的預報的PTypeRate分布。系統可以預先計算 并存儲時間間隔序列內的預報的PTypeRate分布，或實時地計算。PTypeRate分布表示，對 于每一個時間間隔，PTypeRate將發生的確定性或不確定性。
[0075] 參考圖1B，預測組合器206從PType預報器202接收最后一個PRate分布，從 PRate預報器204接收最后一個PRate分布，以將它們組合為一組PTypeRate分布值，每一 個PTypeRate分布值都表示接收到某一降水率的某一類型降水的概率。下面提供了示例。
[0076]假設PType分布如下：雪：50%，雨：0%，凍雨：30%，冰雹：0%，冰丸：20%，而 PRate分布如下：無：0%，小：10%，中等：20%，大：30%，非常大：40%，PTypeRate分布可 以如下所示：
[0077]表1 :PTypeRate分布表的示例
【權利要求】
1. 一種計算機實現的方法，包括： 從遠程設備接收與第一位置和第一時間相關聯的天氣相關的觀測數據，所述天氣相關 的觀測數據包括從觀測與所述第一位置和所述第一時間相關聯的天氣相關的事件獲得的 數據， 基于所述天氣相關的觀測數據，生成與第二位置和第二時間相關聯的天氣預報，以及 向所述遠程設備輸出所述天氣預報。
2. 如權利要求1所述的方法，包括形成所述第二位置的圖像，所述圖像包括與天氣預 報值相關聯的像素。
3. 如權利要求2所述的方法，包括形成所述第二位置的至少兩個圖像，所述至少兩個 圖像中的每一個都與不同的時間相關聯。
4. 如權利要求1-3中的任何一個所述的方法，其中所述天氣相關的事件包括冰雹、風、 閃電、溫度、降水和日光強度中的至少一項。
5. 如權利要求2或3所述的方法，包括基于所述天氣相關的觀測數據來修改與像素相 關聯的天氣預報值。
6. 如權利要求1-5中的任何一個所述的方法，其中所述天氣相關的事件由操作所述遠 程設備的用戶觀測，并且所述用戶導致所述遠程設備傳輸所述天氣相關的觀測數據。
7. 如權利要求1到6中任何一個所述的方法，其中所述遠程設備在檢測到天氣相關的 事件的觀測時自動地傳輸天氣相關的觀測數據。
8. 如權利要求1-7中的任何一個所述的方法，包括： 從第二遠程設備接收與第三位置和第三時間相關聯的第二天氣相關的觀測數據，所述 第二天氣相關的觀測數據包括從觀測與所述第三位置和所述第三時間相關聯的天氣相關 的事件獲得的數據， 其中，與所述第二位置和所述第二時間相關聯的所述天氣預報是基于與所述第一位置 和所述第一時間相關聯的所述天氣相關的觀測數據和與所述第三位置和所述第三時間相 關聯的所述第二天氣相關的觀測數據生成的。
9. 如權利要求1-8中的任何一個所述的方法，包括： 存儲所接收的天氣相關的觀測數據， 產生與所存儲的天氣相關的觀測數據相關聯的統計，所述統計包括表示接收到所述天 氣預報的遠程設備的數量的信息，以及 向所述遠程設備輸出所述統計的至少一部分。
10. 如權利要求1-9中的任何一個所述的方法，包括： 將所述天氣相關的觀測數據與預先存儲的天氣數據進行比較，以及 基于所述比較，確定與所述天氣相關的觀測數據相關聯的權重。
11. 如權利要求1-10中的任何一個所述的方法，包括： 產生與所述遠程設備相關聯的信任評級，以及 基于所述信任評級，確定與從所述遠程設備接收的所述天氣相關的觀測數據相關聯的 權重。
12. -種用于使用點觀測來細化天氣預報的設備，包括： 一個或多個處理器， 為所述一個或多個處理器存儲指令的存儲器，以及 通過通信網絡連接到遠程設備的通信模塊， 其中，當所述一個或多個處理器執行存儲在所述存儲器中的指令時，導致所述設備： 從所述遠程設備接收與第一位置和第一時間相關聯的天氣相關的觀測數據，所述天氣 相關的觀測數據包括從在所述第一時間觀測在所述第一位置處的天氣相關的事件而獲得 的數據， 基于所述天氣相關的觀測數據，生成在第二時間的第二位置處的天氣預報，以及 向所述遠程設備輸出所述天氣預報。
13. 如權利要求12所述的設備，其中導致所述設備形成第二位置的圖像，所述圖像包 括與天氣預報值相關聯的像素。
14. 如權利要求13所述的設備，其中導致所述設備形成所述第二位置的至少兩個圖 像，并且所述至少兩個圖像中的每一個都與不同的時間相關聯。
15. 如權利要求12-14中的任何一個所述的設備，其中所述天氣相關的事件由操作所 述遠程設備的用戶觀測，并且所述用戶導致所述遠程設備傳輸所述天氣相關的觀測數據。
16. 如權利要求12-15中的任何一個所述的設備，其中所述遠程設備在檢測到天氣相 關的事件的觀測時自動地向所述設備傳輸天氣相關的觀測數據。
17. 如權利要求12-16中的任何一個所述的設備，其中導致所述設備： 從第二遠程設備接收與第三位置和第三時間相關聯的第二天氣相關的觀測數據，所述 天氣相關的觀測數據包括從在所述第三時間觀測在所述第三位置處的天氣相關的事件而 獲得的數據， 其中，在所述第二時間的所述第二位置處的天氣預報是基于與所述第一位置和所述第 一時間相關聯的所述天氣相關的觀測數據和與所述第三位置和所述第三時間相關聯的所 述第二天氣相關的觀測數據生成的。
18. 如權利要求12-17中的任何一個所述的設備，其中導致所述設備： 存儲所接收的天氣相關的觀測數據， 產生關于所存儲的天氣相關的觀測數據的統計，所述統計包括表示接收到所述天氣預 報的遠程設備的數量的信息，以及 向所述遠程設備輸出所述統計的至少一部分。
19. 如權利要求12-18中的任何一個所述的設備，其中導致所述設備： 將所述天氣相關的觀測數據與預先存儲的天氣數據進行比較， 指定與所述遠程設備相關聯的信任評級，以及 基于所述比較和所述信任評級，確定與從所述遠程設備接收的所述天氣相關的觀測數 據相關聯的權重。
20. -種包括服務器和通過通信網絡連接到所述服務器的遠程設備的系統，其中： 所述服務器包括一個或多個處理器和存儲導致所述一個或多個處理器執行天氣預報 細化過程的程序的非瞬時性的計算機可讀介質，所述天氣預報細化過程包括： 從遠程設備接收與第一位置和第一時間相關聯的天氣相關的觀測數據，所述天氣相關 的觀測數據包括從在所述第一時間觀測在所述第一位置處的天氣相關的事件而獲得的數 據， 基于所述天氣相關的觀測數據，生成在第二時間的第二位置處的天氣預報，以及 向所述遠程設備輸出所述天氣預報，以及 所述遠程設備包括計算機、顯示器以及存儲導致所述計算機執行包括下列各項的過程 的程序的非瞬時性的計算機存儲器： 通過所述通信網絡獲得從所述服務器輸出的天氣預報，以及 在所述顯示器上導致所述天氣預報的至少一部分的顯示。
21. -種用于細化天氣預報的方法，所述方法包括： 獲得特定位置和給定時間的天氣相關的觀測，以及 在形成地球上的特定區域的格網圖像時使用所述天氣相關的觀測，所述格網圖像包括 像素，其中每個像素都具有對應于天氣值的值，而所述天氣值又對應于天氣預報， 其中形成格網圖像包括形成多個格網圖像，每個格網圖像都對應于時刻。
22. -種用于預測在特定位置在給定時間的天氣相關的事件的存在的方法，所述方法 包括： 獲得在所述特定位置以及所述給定時間天氣相關的事件的天氣相關的觀測， 基于所述天氣相關的觀測，改變或確認格網圖像中的天氣值，以及 使用所改變或確認的天氣值，產生天氣預報。
23. -種用于在天氣預報中使用來自觀察者的貢獻的方法，所述方法包括： 從所述觀察者獲得天氣相關的觀測，每個觀測都是在特定位置和在給定時間作出的， 在為用戶產生未來的天氣預報時使用來自所述觀察者的所述天氣相關的觀測， 計算關于來自所述觀察者、天氣預報和得益于所述觀測的用戶的所述天氣相關的觀測 的統計，以及 向所述觀察者中的至少一個發送消息，所述消息包括關于來自所述觀察者中的至少一 個的所述天氣相關的觀測的統計的至少一部分。
24. -種用于顯示使用點觀測細化的天氣預報的設備，包括： 一個或多個處理器， 為所述一個或多個處理器存儲指令的存儲器， 通過通信網絡連接到遠程服務器的通信模塊，以及 顯示器， 其中，當所述一個或多個處理器執行存儲在所述存儲器中的指令時，導致所述設備： 從所述遠程服務器接收天氣預報，所述天氣預報與第一位置和第一時間相關聯，并且 由所述遠程服務器至少基于天氣相關的觀測數據而生成，其中所述天氣相關的觀測數據包 括從在第二時間觀測在第二位置處的天氣相關的事件而獲得的數據，以及 導致在所述顯示器上顯示從所述遠程服務器接收的所述天 氣預報的至少一部分。
25. -種存儲如權利要求1-11和權利要求21-23中的任何一個的指令的非瞬時性的計 算機可讀介質。
【文檔編號】G01W1/10GK104350397SQ201480000779
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2013年4月4日
【發明者】A·萊伯蘭克 申請人:天氣變化研究無限責任公司