颱風波浪預測模式視窗化介面介紹

本介面開發環境擬以Matlab 中的GUIDE(Graphical User Interfaces Development Environment)進行開發。操作環境為 Mathworks公司的科 技運算應用軟體 Matlab。在往昔交通部運輸研究所港灣技術研究中心 的合作研究計畫『台灣港灣地區颱風波浪推算之應用研究』中已成功 開發花蓮港颱風波浪推算模式的視窗化介面，而後並提送經濟部智慧 財產局核定取得『類神經網路所建立的颱風波浪預報模式』專利權(中 華民國發明第285338號)。故高雄港颱風波浪推算模式將以往昔的工作 經驗配合新的演算及整合技術來進行視窗化介面的初步建構。

圖形化介面的開發目標期望能以最少的操作程序作最多的流程以 及展現最多的資訊，如此一來可以減少視窗的切換以及提升操作流程 的流暢度。目前整個圖形化介面主要由七個視窗組成、分別為 1.主介 面視窗 2.資料輸入視窗 3.模擬輸出視窗 4.資料存檔視窗(包含圖片存 檔以及資料存檔) 5.颱風路徑圖 6.預測波高圖 7.預測波高表，在此分別 以花蓮港颱風波浪模式的視窗化界面為例介紹如下：

1.主介面視窗

(1) 介面主視窗標題列：標題列明確列出目前介面所在視窗並註明介 面版本等資訊。

(2) 介面主視窗工具列：工具列包含控制、模擬以及其他三個部分。

工具列的編排主要符合一般 Windows 應用程式的架構，以樹狀 的結構將所要選取的指令存放於內，示如圖5.2-2。

圖 5.2-1 本介面主視窗

圖 5.2-2 樹狀結構的工具列

如圖5-3中所示第一子工具列為控制部分包括颱風資料的輸入、波 浪資料的輸入、清除已輸入的資料及離開本介面。清除已輸入資料目 的在於當輸入資料發生錯誤或是欲另外輸入資料前先將記憶體中的暫 存資料清除。第二子工具列為模擬部分，此部份為資料輸入確定無誤 後選取適當的類神經架構進行模擬。第三子工具列為其他部分，包含 呼叫完整的使用手冊以及關於本介面的版本資訊視窗開啟，使用手冊 的開啟將呼叫外部程式以開啟HTML 資料的瀏覽器。

(3) 選擇預測模式區域：目前颱風波浪預測模式的測試資料有花蓮港 以及蘇澳港的波浪資料，在此可選擇預測的區域。

(4) 颱風名稱以及颱風資料起始時間輸入：新增此框架目的在於能在 輸出視窗中明確列出處理中的颱風名稱或編號。此外，透過輸入 的颱風資料起始時間，能在各個時序圖中標示出正確的時間，進 而提供比時間序列更明確的圖軸表示。

(5) 輸入資料之颱風風速變化圖：此區域可即時將所輸入的颱風風速 資料以繪圖方式來表示，幫助使用者即時了解所輸入之颱風資 料，並標示出風速最大值所發生的時間。

工具列

操作

模擬

其他

1.輸入颱風資料 2.清除已輸入資料 3.離開

選取合適的模 式進行模擬

1.使用手冊 2.關於本介面

(6) 輸入資料之颱風距離變化圖：此區域可即時將所輸入的颱風位置 資料運算成颱風與港口之間距離變化並以繪圖方式來表示，幫助 使用者即時了解所輸入之颱風資料以及颱風最接近點的時間。

(7) 輸入資料之狀態視窗：本文字狀態區域能即時顯示輸入之颱風資 料筆數以及颱風的基本資訊，以便檢核資料良缺，判斷輸入之資 料是否適合進行下一階段的模擬程序。

2.資料輸入視窗

圖 5.2-3 颱風資料輸入視窗

資料輸入視窗與一般 Windows 檔案開啟視窗相似，操作部分詳 述於下：

(1) 目前資料夾位置：顯示目前所在資料夾，使用者能在此區域切換 各個位於該電腦中的儲存設備或是網路儲存設備以更改目前資 料夾位置。

(2) 回上一頁按鈕：本按鈕功能為回到之前所在目錄。

(3) 回上一層按鈕：本按鈕功能為回到目前所在資料夾的上一層，若 是以處在最上層資料夾則會回到磁碟根目錄，Windows作業系統 根目錄的上一層則為我的電腦。

(4) 新增資料夾按鈕：本按鈕能在所在資料夾內再新增一子資料夾。

(5) 檢視模式變換按鈕：本按鈕可將目前所在資料夾內的檔案表現方 式做適當的改變，包含大型圖示、小型圖示、清單、詳細資料以 及縮圖五種方式。

(6) 檔案名稱區域：使用者可在本區域輸入欲開啟的輸入資料檔名。

(7) 選取檔案類型：本區域能夠設定檔案列表區內顯示的檔案類型，

本介面在此內定為顯示附檔名為*.dat 之所有檔案，使用者可視 需要更改為顯示所有檔案。

(8) 開啟檔案按鈕：本按鈕可在選取檔案後執行開啟的動作，並回到 主視窗進行下一步的運算以及檢核。

(9) 取消按鈕：不作任何更動離開本視窗。

(10) 檔案區列表區：列出本資料夾中所有檔案以及子資料夾。

(11) 說明按鈕：按下此按鈕後滑鼠游標會呈現問號，再點及本視窗中 各個元件後，會出現各元件的簡單說明。

(12) 關閉視窗按鈕：同於取消按鈕，不作任何改變離開本視窗。

3.模擬輸出視窗

圖 5.2-4 模擬結果輸出視窗

(1) 模擬輸出視窗標題列：標題列明確列出目前介面所在視窗並註明 介面版本等資訊。

(2) 本區域列出颱風名稱及颱風資料起始時間，另外還有介面推算過 程中的基本資訊，包括目前時間、計算位置以及輸入資料筆數。

(3) 顯示颱風路徑按鈕：此按鈕可以開啟颱風路徑圖視窗，並可提供 圖檔儲存之功能。

(4) 顯示預測波高表按鈕：此按鈕可以開啟波高預測表視窗，可提供 逐筆檢視預測波高值。

(5) 顯示預測波高圖按鈕：此按鈕可以開啟波高預測圖視窗，可檢視 波高歷時圖，並提供圖檔儲存之功能。

(6) 模擬結果繪圖區A：本繪圖區可展現風速-時間、距離-時間、海 面上 10 米風速-時間以及波高-時間圖，並且標示出各個歷時圖 中較重要的峰值。

(7) 模擬結果繪圖區B：同於模擬結果繪圖區A、本介面利用雙圖框 讓使用者能在同一時刻比較兩種不同資料。

(8) 本區域以下拉式功能表選取顯示在模擬結果繪圖區A的變化圖。

(9) 本區域以下拉式功能表選取顯示在模擬結果繪圖區 B的變化圖。

(10) 預測資料輸出按鈕：開啟資料存檔視窗，以便儲存模擬後的輸出 資料，目前支援格式為純文字文件。

(11) 完成按鈕：結束模擬輸出視窗，並關閉一切展示視窗，回到主視 窗重新接受資料輸入。

4.資料存檔視窗

由模擬輸出視窗中的預測資料輸出按鈕以及各個展示視窗(颱風 路徑圖視窗、預測波高圖視窗)中的圖形資料存檔按鈕可以開啟這兩 個存檔視窗，視窗中各元件介紹同於資料輸入視窗；差異在於圖5.2-5

為將資料檔儲存為純文字文件格式，而圖5.2-6則為將圖形的部分作 存檔的動作。而存檔的檔案格式限制以及更動都是在(7)存檔類型的 區域，兩個不同的視窗會對存檔的格式作限制，使用者無須擔心會將

ascii的資料檔儲存為附檔名 jpg的圖形檔格式。

圖 5.2-5 模擬結果資料存檔視窗

圖 5.2-6 模擬結果圖形存檔視窗

5.颱風路徑圖

圖 5.2-7 颱風路徑圖

颱風路徑圖視窗中展示該颱風在北緯5~40度、東經100~140度 範圍內的颱風行進路徑。並提供颱風路徑圖的圖檔儲存，視窗大小可 自由拉伸做大小、長寬的調整，在儲存時儲存按鈕會自動消失使存檔 的圖片較為美觀且圖形橫軸不會被該按鈕遮蔽。

6.預測波高圖

圖 5.2-8 預測波高圖

預測波高圖視窗中展示該颱風在預測點所造成的波高值，橫軸為 時間序列，縱軸為波高，途中並標示出波高最大值所發生的時間。並 提供圖檔儲存，視窗大小可自由拉伸做大小、長寬的調整，在儲存時 儲存按鈕會自動消失使存檔的圖片較為美觀且圖形橫軸不會被該按 鈕遮蔽。

7.預測波高表

預測波高表提供操作者即時檢視預測波高值以及時間的列表，使 操作者更能了解波高值的細部變化。由於在模擬輸出視窗中已提供預 測資料的純文字資料輸出，故本視窗沒有提供儲存功能。

圖 5.2-9 預測波高表

圖形化介面初步建構除了上述功能之外，目前擬於模式推算前加 入模式參數的控制項，使模式在推算前能夠對模式參數做調整。另外 將提供更清楚的颱風資訊包括即時衛星雲圖及即時波高的顯示功 能。此外並撰寫完整且清楚的說明文件，以便讓使用者能以圖片明確 地了解各個操作步驟以及流程的控制。

第六章 結論

經由 2001 年至 2008 年高雄港波浪資料特性比較分析之後，所得 結論如下：

1.在示性波高分析結果方面，利用統計公式方法來描述高雄港之示性波 浪最適分布時，Weibull類函數效果最好。而使用Ksdnesity方法來描

述時，1月至12 月Weibull分布其效果最好，但以季節跟整年度來分

析時，Gamma 分布與Log-Normal分布則擁有較好的效果。整體來說，

顯示 Weibull分布在描述高雄港之示性波高統計時，其得到的效果最

佳。

2.在示性週期統計方面，利用統計公式法分析結果表示高雄港之示性週

期時 Normal分布較為合適。而使用Ksdnesity 方法來描述時，高雄港

示性週期資料與 Gamma 分布吻合度較為高。顯示高雄港以 Normal

分布及 Gamma分布描述時，其得到的效果最佳。

3.在參數特性方面，也將利用不同年份之 Weibull 分布之α與β參數求 得波高統計值，在 Weibull 分布 α 值 1 到 5 月約在 0.4 左右，6 到 9 月約在 0.4～1.4 左右，10到 12月各年份則皆約在0.4 左右。而β值 2001 至 2008 年所有月份的數值變動不大，皆約在 1～2 之間。示性 週期統計參數特性方面，Normal 分布 μ 值 2001 至2003 年各月份皆 在 1左右，2004至 2008年變化量大每個月份約在3～4.5左右。而σ

3.在參數特性方面，也將利用不同年份之 Weibull 分布之α與β參數求 得波高統計值，在 Weibull 分布 α 值 1 到 5 月約在 0.4 左右，6 到 9 月約在 0.4～1.4 左右，10到 12月各年份則皆約在0.4 左右。而β值 2001 至 2008 年所有月份的數值變動不大，皆約在 1～2 之間。示性 週期統計參數特性方面，Normal 分布 μ 值 2001 至2003 年各月份皆 在 1左右，2004至 2008年變化量大每個月份約在3～4.5左右。而σ