一种具有物理约束的多重网格订正分析方法及装置

技术领域

本发明涉及气象数据订正分析的技术领域，特别是涉及一种具有物理约束的多重网格订正分析方法及装置。

背景技术

逐步订正法是从每个观测中减去背景场得到的观测增量，通过分析观测增量得到分析增量，然后将分析增量加到背景场得到最终分析；每个分析格点上的分析增量通过其周围影响区域内观测增量的线性组合加权，观测权重与观测位置和格点之间的距离成反比；在气象领域中Cressman插值算法就是将离散的观测站点数据插值到规则网格点的一种常用的逐步订正分析方法。逐步订正分析方法具有计算资源少，计算速度快等优势，目前在气象地面要素的客观分析中，仍有广泛的应用。

现有的基于Cressman插值的逐步订正客观分析方法是仅考虑空间距离的纯数学方法，插值算法中没有考虑大气动力和热力过程的物理约束；并且现有的Cressman插值的逐步订正分析方法采用单变量分析的方式，对任意气象要素进行逐一计算，分析结果无法满足气象要素之间的平衡关系。

由于大气的风、温、压、湿等物理要素存在明显的多尺度特征，在大尺度上存在明显的约束关系，而小尺度上具有非常强的局地性，若不在插值算法中建立一个统一的物理模型来模拟气象要素之间复杂的多尺度约束关系，仅考虑气象要素之间大尺度约束或者小尺度的局地性，都是不合适的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有物理约束的多重网格订正分析方法及装置，通过在插值算法中加入风压约束关系，使其具备多尺度气象信息分析能力，提高气象数据分析的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有物理约束的多重网格订正分析方法，包括：

获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场；

选取所述粗网格上的第一观测站点，获取位于所述第一观测站点的影响半径内的所有第二观测站点，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场；

基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数；

根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，并对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场；

获取所述细网格的气象观测数据，计算所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，基于插值算法将所述偏差插值到所述细网格背景场上，以使订正所述细网格背景场，并根据订正后的细网格背景场，生成所述细网格的第二分析场。

在一种可能的实现方式中，获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场，具体包括：

获取待分析区域的原始气象观测数据，其中，所述原始气象观测数据包括地面气压和10米U、V风；

基于最近邻域法将所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到预设分辨率的粗网格，从所粗述网格中提取出数值模式的气象观测数据，并基于所述数值模式的气象观测数据，得到粗网格背景场。

在一种可能的实现方式中，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场，具体包括：

设置并基于地转平衡公式，生成位势高度计算公式；

获取每个第二观测站点的位势高度观测值，并获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的u风场观测值和v风场观测值，将所述位势高度观测值、所述u风场观测值和v风场观测值输入到所述位势高度计算公式中，得到分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值；

通过整合所有第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场。

在一种可能的实现方式中，所述位势高度计算公式，如下所示：

其中，

在一种可能的实现方式中，基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数，具体包括：

获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的坐标数据，基于所述坐标数据，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离；

获取所述第一观测站点的原始位势高度观测值，并基于所述位势高度场，分别将所述位势高度场中的每个第一位势高度观测值与所述原始位势高度观测值进行相比，得到每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的权重系数；

对所述距离和所述权重系数进行拟合处理，得到所述距离和所述权重系数的拟合关系，并基于拟合关系，确定插值系数。

在一种可能的实现方式中，根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，具体包括：

基于所述插值系数，对原始Cressman插值公式进行更新，得到更新后的Cressman插值公式；

基于更新后的所述Cressman插值公式，对所述粗网格背景场进行插值处理，以使逐步订正所述粗网格背景场，得到所述粗网格的第一分析场。

在一种可能的实现方式中，对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场，具体包括：

设置并基于线性内插法公式，计算所述第一分析场的内插点坐标数据，基于所述内插点坐标数据，生成细网格的细网格背景场，其中，所述线性内插法公式，如下所示：

Y＝Y

式中，Y、X为内插点坐标数据，Y

本发明还提供了一种具有物理约束的多重网格订正分析装置，包括：粗网格背景场获取模块、位势高度场计算模块、插值系数获取模块、细网格背景场获取模块和细网格分析场生成模块；

其中，所述粗网格背景场获取模块，用于获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场；

所述位势高度场计算模块，用于选取所述粗网格上的第一观测站点，获取位于所述第一观测站点的影响半径内的所有第二观测站点，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场；

所述插值系数获取模块，用于基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数；

所述细网格背景场获取模块，用于根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，并对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场；

所述细网格分析场生成模块，用于获取所述细网格的气象观测数据，计算所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，基于插值算法将所述偏差插值到所述细网格背景场上，以使订正所述细网格背景场，并根据订正后的细网格背景场，生成所述细网格的第二分析场。

在一种可能的实现方式中，所述粗网格背景场获取模块，用于获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场，具体包括：

获取待分析区域的原始气象观测数据，其中，所述原始气象观测数据包括地面气压和10米U、V风；

基于最近邻域法将所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到预设分辨率的粗网格，从所粗述网格中提取出数值模式的气象观测数据，并基于所述数值模式的气象观测数据，得到粗网格背景场。

在一种可能的实现方式中，所述位势高度场计算模块，用于基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场，具体包括：

设置并基于地转平衡公式，生成位势高度计算公式；

获取每个第二观测站点的位势高度观测值，并获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的u风场观测值和v风场观测值，将所述位势高度观测值、所述u风场观测值和v风场观测值输入到所述位势高度计算公式中，得到分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值；

通过整合所有第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场。

在一种可能的实现方式中，所述位势高度场计算模块中所述位势高度计算公式，如下所示：

其中，

在一种可能的实现方式中，所述插值系数获取模块，用于基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数，具体包括：

获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的坐标数据，基于所述坐标数据，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离；

获取所述第一观测站点的原始位势高度观测值，并基于所述位势高度场，分别将所述位势高度场中的每个第一位势高度观测值与所述原始位势高度观测值进行相比，得到每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的权重系数；

对所述距离和所述权重系数进行拟合处理，得到所述距离和所述权重系数的拟合关系，并基于拟合关系，确定插值系数。

在一种可能的实现方式中，所述细网格背景场获取模块，用于根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，具体包括：

基于所述插值系数，对原始Cressman插值公式进行更新，得到更新后的Cressman插值公式；

基于更新后的所述Cressman插值公式，对所述粗网格背景场进行插值处理，以使逐步订正所述粗网格背景场，得到所述粗网格的第一分析场。

在一种可能的实现方式中，所述细网格背景场获取模块，用于对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场，具体包括：

设置并基于线性内插法公式，计算所述第一分析场的内插点坐标数据，基于所述内插点坐标数据，生成细网格的细网格背景场，其中，所述线性内插法公式，如下所示：

Y＝Y

式中，Y、X为内插点坐标数据，Y

本发明还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任意一项所述的具有物理约束的多重网格订正分析方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任意一项所述的具有物理约束的多重网格订正分析方法。

本发明实施例一种具有物理约束的多重网格订正分析方法及装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：

通过对待分析区域的原始气象观测数据转换为粗网格背景场；选取粗网格上的第一观测站点，并获取其影响半径内的所有第二观测站点，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与第一观测站点之间的第一位势高度观测值、距离及权重系数，通过拟合距离和权重系数，得到插值系数，并通过带有风压约束关系的插值系数对粗网格背景场进行插值处理，得到粗网格的第一分析场，以获得满足大尺度风压平衡的气象要素场，并将其作为细网格背景场；通过计算气象观测数据与细网格背景场的偏差，将基于插值算法将所述偏差插值到细网格背景场上，订正细网格背景场，以使订正细网格中局地的中小尺度信息，并根据订正后的细网格背景场，生成所述细网格的第二分析场；与现有技术相比，本发明的技术方案通过在插值算法中加入风压约束关系，使其具备多尺度气象信息分析能力，提高气象数据分析的准确性。

附图说明

图1是本发明提供的一种具有物理约束的多重网格订正分析方法的一种实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的一种具有物理约束的多重网格订正分析装置的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，图1是本发明提供的一种具有物理约束的多重网格订正分析方法的一种实施例的流程示意图，如图1所示，该方法包括步骤101－步骤105，具体如下：

步骤101：获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场。

一实施例中，获取待分析区域的原始气象观测数据，其中，所述原始气象观测数据包括地面气压和10米U、V风；具体的，从地面自动气象站中获取地面气压和10米U、V风。

一实施例中，基于最近邻域法将所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到预设分辨率的粗网格，其中，所述粗网格可以为经纬度网格或公里网格，所述粗网格的预设分辨率为10－50km。

一实施例中，从所粗述网格中提取出数值模式的气象观测数据，并基于所述数值模式的气象观测数据，得到粗网格背景场。通过该方式，使得每个网格都有一个来自数值模式的初始值，这些格点中，在观测站影响半径范围内的网格点，会被本算法重新赋值，不在任何测站影响半径范围内的网格会一直保留原来的初始值，这样得到的背景场的信息来自模式初估值和观测值。

优选的，还可以通过给定一个缺测值，来生成粗网格的背景场；具体的，给定一个缺测值－99999.0，给每个格点都设置成缺测值作为背景场，这些格点中，在观测站影响半径范围内的网格点，会被本算法重新赋值，不在任何测站影响半径范围内的网格会一直保留缺测值，这样得到的网格化结果全部来自观测资料。

一实施例中，还将所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到预设分辨率的细网格，其中，所述细网格的预设分辨率为1－5km。

步骤102：选取所述粗网格上的第一观测站点，获取位于所述第一观测站点的影响半径内的所有第二观测站点，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场。

一实施例中，选取的第一观测站点为所述粗网格上的任一观测站点，通过获取所述第一观测站点的影响半径，在所述粗网格上，获取位于所述第一观测站点的影响半径内的所有观测站点，并将所述所有设置为第二观测站点。

一实施例中，影响半径的选取具有一定的人为因素，一般取常数；影响半径的选取原则是由近及远，常用的几个影响半径为1、2、4、7和10。

一实施例中，设置地转平衡公式，以使所述粗格网中的高度场和风场满足地转平衡公式；其中，所述地转平衡公式如下所示：

式中，

将上述地转平衡公式转换为粗网格高度场的全微分形式，可得到：

一实施例中，基于所述地转平衡公式，生成位势高度计算公式，用于计算对于两个不同的观测站点的位势高度观测值；具体的，所述位势高度计算公式，如下所示：

其中，

一实施例中，获取每个第二观测站点的位势高度观测值，并获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的u风场观测值和v风场观测值，将所述位势高度观测值、所述u风场观测值和v风场观测值输入到所述位势高度计算公式中，得到分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，其中，所述第一位势高度观测值为通过第二观测站点计算得到的第一观测站点的第一位势高度观测值。

一实施例中，通过整合所有第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场。

步骤103：基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数。

一实施例中，获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的坐标数据，基于所述坐标数据，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离；具体的，选取第一观测站点i在影响半径R以内的所有N个第二观测站点，将获取的每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的坐标数据代入到距离计算公式中，计算每个第二观测站点与第一观测站点的距离，其中，所述距离计算公式如下所示：

式中，x

一实施例中，获取所述第一观测站点的原始位势高度观测值，并基于所述位势高度场，分别将所述位势高度场中的每个第一位势高度观测值与所述原始位势高度观测值进行相比，得到每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的权重系数；具体的，设置权重系数计算公式，将所述位势高度场中的每个第一位势高度观测值与所述原始位势高度观测值输入到权重系数计算公式，得到每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的权重系数，其中，所述权重系数计算公式，如下所示：

式中，

一实施例中，通过对粗网格上所有的第一观测站点都执行上述操作，对每个第一观测站点都获取其影响半径内的所有第二观测站点，并统计每个第一观测站点与其对应的所有第二观测站点之间的距离和权重系数。

一实施例中，对所述距离和所述权重系数进行拟合处理，得到所述距离和所述权重系数的拟合关系，并基于拟合关系，确定插值系数；优选的，这种拟合关系可以采用线性形式或指数形式进行表达。

本实施例中，采用线性形式，构建所述距离和所述权重系数的拟合关系，如下所示：

式中，k和c为拟合系数，w为插值系数。

优选的，所述拟合系数的值可以通过最小二乘法、线性回归或神经网络训练得出。

步骤104：根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，并对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场。

一实施例中，基于所述插值系数，对原始Cressman插值公式进行更新，得到更新后的Cressman插值公式。具体的，将所述插值系数作为原始Cressman插值公式的权重因子，以使更新所述原始Cressman插值公式；其中，所述Cressman插值公式的权重因子的一般形式，如下所示：

式中，R为影响半径，d

一实施例中，由于将所述插值系数作为原始Cressman插值公式的权重因子，以使更新后的Cressman插值公式中包含了空间距离以及气压与风场大尺度的地转平衡约束关系，避免了现有的插值算法中无法建立一个统一的物理模型来模拟气象要素之间复杂的多尺度约束关系，仅考虑气象要素之间大尺度约束或者小尺度的局地性的问题，能得分析结果更符合地球流体力学规律。

一实施例中，基于更新后的所述Cressman插值公式，对所述粗网格背景场进行插值处理，以使逐步订正所述粗网格背景场，对订正后的背景场进行数据通化处理，得到所述粗网格的第一分析场，其中，所述第一分析场为粗网格上地面气压和10米U、V风的分析场。

具体的，Cressman插值算法的步骤是采用实际资料与背景场之差去改变和订正原背景场，得到一个新的背景场，然后再求出新背景场与实际值之差，去订正原来的背景场，直到订正后的分析场逼近实际资料为止；其中，Cressman插值公示如下所示：

′

α＝α

式中，ɑ为任一气象要素，α

′

场值，α变量ɑ在格点网格点(a，b)上的订正值；Δα

一实施例中，设置并基于线性内插法公式，计算所述第一分析场的内插点坐标数据，基于所述内插点坐标数据，生成细网格的细网格背景场，其中，所述线性内插法公式，如下所示：

Y＝Y

式中，Y、X为内插点坐标数据，Y

步骤105：获取所述细网格的气象观测数据，计算所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，基于插值算法将所述偏差插值到所述细网格背景场上，以使订正所述细网格背景场，并根据订正后的细网格背景场，生成所述细网格的第二分析场。

一实施例中，计算所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，具体的，判断所述细网格背景场的值是否为缺测值，若是，则将所述气象观测数据作为偏差，若否，则将所述气象观测数据减去细网格背景场的值，得到所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，基于所述偏差订正网格点数据。

优选的，获取的所述细网格的气象观测数据是通过拟合关系得到的该网格上的观测信息，是来自于影响半径内所有观测站点的资料。

一实施例中，采用较小影响半径的cressman插值算法将所述偏差插值到细网格的背景场中，已更新所述细网格的背景场，对更新后的细网格背景场进行数据同化处理，得到细网格的第二分析场，其中，所述第二分析场为细网格上地面气压和10米U、V风的分析场。

优选的，细网格中仍然采用传统的Cressman插值方法，选用较小的影响半径来分析局地的中小尺度信息。

综上，本实施例提供的一种具有物理约束的多重网格订正分析方法，通过多重网格有约束的逐步订正插值算法，采用粗、细网格分别插值，在粗网格上针对气象要素的大尺度特征，插值方案中增加风压约束关系作为不同物理量之间的约束，解决了插值算法中无法建立一个统一的物理模型来模拟气象要素之间复杂的多尺度约束关系，仅考虑气象要素之间大尺度约束或者小尺度的局地性的问题，使得分析结果更符合地球流体力学规律。细网格采用粗网格上的分析场作为背景场，由于粗网格上已经完成了大尺度的分析，因此仅采用较小影响半径的cressman插值方案进行局地订正，这样细网格上得到是大尺度分析场基础上的局地的分析信息，能提高气象数据分析的准确性。

实施例2

参见图2，图2是本发明提供的一种具有物理约束的多重网格订正分析装置的一种实施例的结构示意图，如图2所示，该装置包括粗网格背景场获取模块201、位势高度场计算模块202、插值系数获取模块203、细网格背景场获取模块204和细网格分析场生成模块205，具体如下：

所述粗网格背景场获取模块201，用于获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场。

所述位势高度场计算模块202，用于选取所述粗网格上的第一观测站点，获取位于所述第一观测站点的影响半径内的所有第二观测站点，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场。

所述插值系数获取模块203，用于基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数。

所述细网格背景场获取模块204，用于根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，并对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场。

所述细网格分析场生成模块205，用于获取所述细网格的气象观测数据，计算所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，基于插值算法将所述偏差插值到所述细网格背景场上，以使订正所述细网格背景场，并根据订正后的细网格背景场，生成所述细网格的第二分析场。

一实施例中，所述粗网格背景场获取模块201，用于获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场，具体包括：获取待分析区域的原始气象观测数据，其中，所述原始气象观测数据包括地面气压和10米U、V风；基于最近邻域法将所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到预设分辨率的粗网格，从所粗述网格中提取出数值模式的气象观测数据，并基于所述数值模式的气象观测数据，得到粗网格背景场。

一实施例中，所述位势高度场计算模块202，用于基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场，具体包括：设置并基于地转平衡公式，生成位势高度计算公式；获取每个第二观测站点的位势高度观测值，并获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的u风场观测值和v风场观测值，将所述位势高度观测值、所述u风场观测值和v风场观测值输入到所述位势高度计算公式中，得到分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值；通过整合所有第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场。

一实施例中，所述位势高度场计算模块202中所述位势高度计算公式，如下所示：

其中，

一实施例中，所述插值系数获取模块203，用于基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数，具体包括：获取每个第二观测站点和所述第一观测站点对应的坐标数据，基于所述坐标数据，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离；获取所述第一观测站点的原始位势高度观测值，并基于所述位势高度场，分别将所述位势高度场中的每个第一位势高度观测值与所述原始位势高度观测值进行相比，得到每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的权重系数；对所述距离和所述权重系数进行拟合处理，得到所述距离和所述权重系数的拟合关系，并基于拟合关系，确定插值系数。

一实施例中，所述细网格背景场获取模块204，用于根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，具体包括：基于所述插值系数，对原始Cressman插值公式进行更新，得到更新后的Cressman插值公式；基于更新后的所述Cressman插值公式，对所述粗网格背景场进行插值处理，以使逐步订正所述粗网格背景场，得到所述粗网格的第一分析场。

一实施例中，所述细网格背景场获取模块204，用于对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场，具体包括：设置并基于线性内插法公式，计算所述第一分析场的内插点坐标数据，基于所述内插点坐标数据，生成细网格的细网格背景场，其中，所述线性内插法公式，如下所示：

Y＝Y

式中，Y、X为内插点坐标数据，Y

所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不在赘述。

需要说明的是，上述具有物理约束的多重网格订正分析装置的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

在上述的具有物理约束的多重网格订正分析方法的实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种具有物理约束的多重网格订正分析终端设备，该具有物理约束的多重网格订正分析终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任意一实施例的具有物理约束的多重网格订正分析方法。

示例性的，在这一实施例中所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述具有物理约束的多重网格订正分析终端设备中的执行过程。

所述具有物理约束的多重网格订正分析终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述具有物理约束的多重网格订正分析终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述具有物理约束的多重网格订正分析终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个具有物理约束的多重网格订正分析终端设备的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述具有物理约束的多重网格订正分析终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

在上述具有物理约束的多重网格订正分析方法的实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时，控制所述存储介质所在的设备执行本发明任意一实施例的具有物理约束的多重网格订正分析方法。

在这一实施例中，上述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read－OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

综上，本发明提供的一种具有物理约束的多重网格订正分析方法及装置，通过获取待分析区域的原始气象观测数据，对所述原始气象观测数据进行网格化处理，得到粗网格的粗网格背景场；选取所述粗网格上的第一观测站点，获取位于所述第一观测站点的影响半径内的所有第二观测站点，基于风压约束关系分别计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的第一位势高度观测值，得到所述第一观测站点在影响半径内的位势高度场；基于所述位势高度场，计算每个第二观测站点与所述第一观测站点之间的距离及权重系数，并计算所述距离和所述权重系数的拟合关系，得到插值系数；根据所述插值系数，对所述粗网格背景场进行插值处理，得到所述粗网格的第一分析场，并对所述第一分析场进行线性内插处理，得到细网格的细网格背景场；获取所述细网格的气象观测数据，计算所述气象观测数据与所述细网格背景场的偏差，基于插值算法将所述偏差插值到所述细网格背景场上，以使订正所述细网格背景场，并根据订正后的细网格背景场，生成所述细网格的第二分析场；与现有技术相比，本发明的技术方案通过在插值算法中加入风压约束关系，使其具备多尺度气象信息分析能力，提高气象数据分析的准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。