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PolyWeather/docs/MODEL_STACK_AND_DEB_ZH.md
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2026-04-17 00:40:46 +08:00

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# 模型栈与 DEB 去重规则
本文档记录 PolyWeather 当前开放模型接入、区域覆盖差异,以及 DEB 在新增模型后的计权规则。
## 1. 接入方式
当前多模型层通过 Open-Meteo model API 接入开放 NWP / AI 预报,不直接下载原始 GRIB。
入口:
- `src/data_collection/nws_open_meteo_sources.py`
- `WeatherDataCollector.fetch_multi_model(...)`
返回结构继续保持向后兼容:
- `multi_model.forecasts`
- `multi_model.daily_forecasts`
- `multi_model.dates`
新增元数据:
- `multi_model.provider`
- `multi_model.model_metadata`
- `multi_model.model_keys`
- `multi_model.attribution`
Web API 会把这部分元数据挂到:
- `source_forecasts.open_meteo_multi_model`
## 2. 当前模型清单
| 显示名 | Open-Meteo key | 来源 | 层级 | 说明 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| ECMWF | `ecmwf_ifs025` | ECMWF | global | IFS 全球传统数值模式 |
| ECMWF AIFS | `ecmwf_aifs025_single` | ECMWF | global_ai | ECMWF AI forecast |
| GFS | `gfs_seamless` | NOAA | global | NOAA 全球参考 |
| ICON | `icon_seamless` | DWD | global | DWD ICON 全球基准 |
| ICON-EU | `icon_eu` | DWD | regional_europe | 欧洲区域高分辨率 |
| ICON-D2 | `icon_d2` | DWD | short_range_europe | 欧洲短时高分辨率 |
| GEM | `gem_seamless` | ECCC | global | 加拿大 GEM seamless |
| GDPS | `gem_global` | ECCC | global | 加拿大全球模式 |
| RDPS | `gem_regional` | ECCC | regional_north_america | 北美区域模式 |
| HRDPS | `gem_hrdps_continental` | ECCC | short_range_north_america | 北美短时高分辨率 |
| JMA | `jma_seamless` | JMA | global | 日本气象厅全球参考 |
## 3. 区域覆盖差异
同一个多模型请求会带上完整模型清单,但 Open-Meteo 只会返回覆盖当前坐标的模型字段。区域模型不覆盖时不会进入下游。
### 欧洲城市
常见模型:
- ECMWF
- ECMWF AIFS
- GFS
- ICON
- ICON-EU
- ICON-D2
- GEM / GDPS
- JMA
欧洲高分辨率重点来自 DWD ICON-EU / ICON-D2。
### 北美城市
常见模型:
- ECMWF
- ECMWF AIFS
- GFS
- ICON
- GEM / GDPS
- RDPS
- HRDPS
- JMA
- NWS
北美高分辨率重点来自 ECCC RDPS / HRDPS,NWS 继续作为美国城市官方预报参考。
### 亚洲城市
常见模型:
- ECMWF
- ECMWF AIFS
- GFS
- ICON
- GEM / GDPS
- JMA
通常不会出现:
- ICON-EU
- ICON-D2
- RDPS
- HRDPS
亚洲城市更依赖本地观测增强层,例如 JMA、KMA、NMC、HKO、CWA、METAR、TAF。
## 4. DEB 家族去重
DEB 不直接把所有模型按“每个模型一票”计入。新增区域模型后,如果不去重,会造成同一模型机构重复放大。
处理入口:
- `src/analysis/deb_algorithm.py`
- `_collapse_forecasts_for_deb(...)`
- `calculate_dynamic_weights(...)`
### DWD ICON 家族
归并成员:
- ICON
- ICON-EU
- ICON-D2
优先级:
```text
ICON-D2 > ICON-EU > ICON
```
### ECCC GEM 家族
归并成员:
- GEM
- GDPS
- RDPS
- HRDPS
优先级:
```text
HRDPS > RDPS > GDPS > GEM
```
### 独立保留
以下模型路径不合并:
- ECMWF IFS
- ECMWF AIFS
- GFS
- JMA
- MGM
- NWS
- HKO
- LGBM
- Open-Meteo
ECMWF IFS 与 ECMWF AIFS 分开保留,因为前者是传统 NWP,后者是 AI forecast。
## 5. DEB 权重流程
当前流程:
```text
raw current_forecasts
-> 过滤不可用值与排除模型
-> 按模型家族去重
-> 历史 MAE 统计
-> MAE 倒数权重
-> 输出 blended_high + weights_info
```
`weights_info` 出现 `家族去重`,表示当前输入模型数量多于 DEB 实际入模数量,系统已先折叠同家族模型。
## 6. 前端展示
网页的模型展示读取:
- `multi_model`
- `multi_model_daily`
- `source_forecasts.open_meteo_multi_model.model_metadata`
显示分组:
- 全球基准
- AI 预报
- 欧洲高分辨率
- 北美高分辨率
展示字段:
- 可用模型数量
- 模型分歧 spread
- 来源
- provider
- model
- resolution
- horizon
区域模型不覆盖时不显示空模型。
## 7. 测试覆盖
相关测试:
- `tests/test_multi_model_sources.py`
- `tests/test_deb_model_family.py`
- `tests/test_lgbm_features.py`
重点覆盖:
- Open-Meteo 多模型解析
- 新模型元数据输出
- 区域模型缺失时降级
- DEB 家族去重
- 历史不足时的去重等权
- 有历史 MAE 时的去重动态权重