[发明专利]一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法

权利要求书

1.一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：计算海洋浮标站位有效覆盖区域；

以海洋浮标站位点坐标数据和水深数据为依据，以浮标站位坐标点为辐射中心，设计水深变化衰减函数及距离衰减函数，建立计算有效覆盖区域的函数；

所述水深变化衰减函数具体如下：在水深变化剧烈的海底地形处，距离系数直接衰减为0，并将其确定为距离衰减边界线；在水深变化小的海域，当距离系数开始小于0.4时，将相应的栅格点位置确定为衰减边界点；

所述距离衰减函数计算公式为：

其中，d(p，s_i)表示栅格点S_i到浮标布放点的水平距离，R为浮标最大运动半径；

H为浮标布放点水深，L为浮标锚链长度，θ为锚链与布放点铅锤方向的夹角，则R的计算方法如下：

R＝L*cos^-1θ

在2R半径范围内距离系数为1，不发生衰减；在2R半径范围之外距离系数随着距离d的增加会逐渐从1衰减到0；

采用栅格法，以浮标站位为中心，层层向外扩散，计算每个栅格点到中心点的距离和水深变化，确定其是否为衰减边界点，当找到所有的衰减边界点时，按照顺时针或逆时针方向连接各边界点，绘制覆盖区域多边形，并将浮标编号设置为多边形的属性，进而确定每个浮标站位的有效覆盖区域；

第二步：建立浮标站位邻域模型；

所述浮标站位邻域模型为以海洋监测浮标站位坐标点为母点，建立Voronoi多边形，对监测海域进行空间划分，形成的基于Voronoi图的空间邻域模型；

第三步：判断是否存在监测重叠区域，如果存在监测重叠区域，则计算监测重叠区域的面积，及其占所有站位有效覆盖面积总和的百分比；如果重叠百分比超过阈值一，则定为该监测海域浮标站位布局显著过密，如果重叠百分比未超过阈值一，则进入第四步；如果不存在监测重叠区域，则直接进入第五步；

第四步：对监测重叠区域进行分割，重新确定各浮标站位的有效覆盖区域，并绘制新的覆盖区域多边形；

用Voronoi多边形对监测重叠区域进行切割，将属于某个浮标站位Voronoi多边形之外的区域从原来的有效覆盖区域多边形中减掉，得到新的有效覆盖区域多边形，对每一个存在监测重叠区域的多边形进行上述空间运算操作，进而得到每个浮标站位的精确有效覆盖区域多边形；

第五步：计算每个浮标的有效覆盖面积；

第六步：计算空白监测区域的面积及百分比，如果空白区域百分比未超过阈值二，则进入第七步，如果空白区域百分比超过阈值二，则判定为监测过疏；

第七步：计算所有浮标有效覆盖面积的平均值和标准差，并计算标准差与平均值的比值；采用标准差分析法判定浮标站位布局的合理性，标准差越大表示偏离平均值越大，分布越不均匀，布局越不合理；反之，标准差越小表示分布越均匀，布局越合理。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，其特征在于，所述第二步的具体方法为：以海洋监测浮标站位坐标点为母点，建立Voronoi多边形，对监测海域进行空间划分，形成基于Voronoi图的空间邻域模型，并建立相应的1阶空间邻接权重矩阵，以确定每个浮标站位的相邻站位点集。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，其特征在于，所述第三步的具体方法为：采用空间叠加分析法，判断浮标站位的有效覆盖区域是否存在重叠，当一个覆盖区域多边形与其1阶邻域多边形相交时，则认定为存在监测重叠区域；如果存在监测重叠区域，则计算监测重叠区域的面积，及其占所有站位有效覆盖面积总和的百分比；如果重叠百分比超过10％，则定为该监测海域浮标站位布局显著过密；如果重叠百分比未超过10％的阈值，则进入第四步；如果不存在监测重叠区域，则直接进入第五步。

4.根据权利要求1所述的一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，其特征在于，所述第五步的具体方法为：采用区域栅格统计法准确计算每个有效覆盖区域多边形的面积，记为每个浮标站位的有效覆盖面积。