Técnicas de clasificación supervisada para la discriminación entre ecos meteorológicos y no meteorológicos usando Información de un radar de banda C

Abstract

Los datos provenientes de los radares meteorológicos son de suma importancia para el diagnóstico y monitoreo de los sistemas que producen precipitación y sus posibles fenómenos severos asociados. Los ecos causados por objetivos no meteorológicos introducen errores en la información por lo que es necesario detectar la presencia de los mismos previo a la utilización de los datos. Este trabajo presenta cuatro técnicas de clasificación supervisada basadas en diferentes modelos estadísticos que buscan dar una respuesta a este problema. Asimismo como parte importante de este trabajo, se aplicaron técnicas de remuestreo estadísticas sobre los datos de entrenamiento, las que permitieron hacer un análisis más completo sobre los resultados. En la actualidad, las técnicas de remuestreo son herramientas fundamentales en la estadística moderna. Las mismas, a partir de simulaciones sobre los datos, permiten obtener información adicional sobre los modelos planteados. Para este trabajo se realizó un estudio de caso con datos provenientes del radar meteorológico doppler banda C de doble polarización ubicado en la Estación Experimental Agropecuaria INTA Anguil (La Pampa). Partiendo de la clasificación manual de un experto, se aplicaron cuatro métodos de clasificación supervisada de diferentes grados de flexibilidad en su estructura: Modelo lineal, Modelo Cuadrático, Modelo Logístico y Modelo de Bayes Naive. Luego se compararon los resultados y se evaluó el desempeño de cada uno de ellos. Si bien se encontraron dificultades a la hora de clasificar las zonas de frontera entre clases, los resultados obtenidos fueron adecuados, mostrando el mejor desempeño el modelo menos flexible, el modelo lineal. Se considera necesario seguir avanzando en esta línea de investigación a fin de incorporar una mayor cantidad de casos y tener una mayor significancia de los resultados.

Data coming from meteorological radars is of the utmost importance for the diagnosis and monitoring of precipitation systems and their possible associated severe phenomena. The echoes caused by objectives that are not meteorological introduce errors in the information. Therefore, it is necessary to detect their presence before using this data. This paper presents four supervised classification techniques based on different models which seek to give an answer to this problem. In addition, as an important part of this work, resampling techniques were implemented on the training set in order to further asses the results. Resampling methods are an indispensable tool in modern statistics. Those techniques provide additional information about the model of interest by repeatedly drawing samples from then data. Based on data from the C-band doppler radar located in Anguil and from a previous expert’s manual classification, four supervised classification methods with different degrees of flexibility in their structure were implemented: Lineal Model, Quadratic Model, Logistic Model and Bayes Naive Model. Finally, the results of each of them were assessed and compared. Although difficulties were encountered in classifying boundary zones between classes, the results obtained were adequate, showing the best performance in the least flexible model, the linear one. It is considered necessary to keep working in this line of research in order to include more cases in the analysis and allow a better inference on the results.