台风给广大的地区带来了充足的雨水,与人类生活和生产关系有着紧密的联系。但是,台风也常常带来各种破坏,它具有突发性强、破坏力大的特点,是世界上最严重的自然灾害之一,也是影响我国最大的海洋灾害之一。台风会带来强风、暴雨和风暴潮等自然灾害,这些灾害出现频率高、波及范围广,造成大量人员伤亡和巨大财产损失,因此对台风进行有效的预报显得十分重要。而相似性度量是海洋预报、灾害预报中关键的一步,研究台风相似性度量对防灾减灾具有重要意义。台风数据的多要素、动态性、时空性、不等长性、季节性和可预测性等特征,增加了海洋应用,如海洋预报、海洋辅助决策等的难度,带来了如下问题:(1)针对台风数据的多要素、动态性特点,如何对其进行有效描述,以利于台风数据质量评估与修复;(2)针对台风数据的时空性特点,如何对其进行数据质量评估与修复,从而提高台风相似性度量的准确度;(3)针对台风数据的不等长性、季节性、可预测性特点,如何选择一种适合其相似性度量的方法,提高海洋预报、防灾减灾的准确性。为此,本文首先提出了基于多元时间序列的台风数据描述方法;在此基础上,结合台风数据的特点,提出了台风时间序列质量评估与修复方法;最后,提出了基于加权DTW距离的台风时间序列相似性度量方法,提高了相似台风查找的准确性,为相关部门防灾减灾提供了辅助决策。本文剖析了台风数据的多要素、动态性、时空性、不等长性、季节性和可预测性等特点,以提高台风相似性度量的精确性作为目标。研究面向台风时间序列的相似性度量方法,其主要内容包括以下三方面:(1)总结了数据质量评估与修复方法、时间序列相似性度量方法以及台风相似性问题的研究现状,并通过分析发现数据质量评估与修复方法很少涉及海洋领域,很少利用DTW进行台风相似性度量,台风相似性的研究大多集中在台风路径的相似性度量上,不利于判断台风强度带来的灾害。(2)针对台风数据普遍存在的质量问题,提出了台风时间序列完整性、一致性评估与修复方法。首先梳理了影响台风相似性度量的多个要素,利用主成分分析法筛选出进行研究的要素,提出了基于多元时间序列的台风数据描述方法;在此基础上,通过分析台风数据的特性确定了适合台风时间序列的质量评估方法;然后针对台风时间序列存在的完整性和一致性问题,提出了台风时间序列的完整性及一致性修复方法,对于完整性问题,采用邻近值修复、风-压关系修复和经纬度计算修复,对于一致性问题,采用要素依赖修复。实验结果表明,评估方法与修复方法准确性高,有利于提高相似性度量的精度,是相似性度量不可缺少的一部分。(3)针对台风时间序列的不等长问题,设计了一种基于主成分分析和动态时间弯曲距离的相似性度量方法。根据台风各个要素在相似性度量过程中重要程度不同,分别利用层次构造法、主成分分析法进行台风要素权重计算。同时,考虑到不同的台风时间序列其长度一般不同,采用动态时间弯曲距离进行台风时间序列的相似性度量。实验结果表明,综合考虑多个要素、动态设计台风要素的权值,提高了相似性度量的准确性。