[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

说明书

本发明公开了一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，包括如下步骤：计算海洋浮标站位有效覆盖区域；建立浮标站位邻域模型；判断是否存在监测重叠区域；计算每个浮标的有效覆盖面积；计算所有浮标有效覆盖面积的平均值和标准差，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。本发明公开的评价方法能够解决海洋监测设备布局合理性评价问题，有效判定浮标站位分布过密、分布过疏、分布较均匀、分布欠均匀4种情况，为海洋环境监测提供有效的数据支持。

技术领域

本发明涉及海洋环境监测领域，特别涉及一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法。

背景技术

海洋监测活动是面向海洋气象、水文、生态等监测对象的一系列监测活动，依赖于海洋浮标监测设备完成，海洋浮标布放位置是否合理直接关系到监测活动能否准确地刻画海洋环境要素的内在变化机理，同时也关系到是否能够最大化地实现我国海洋监测设备资源的优化配置。现有的海洋浮标布局规划方法有规则格网监测、不规则分布监测、重点区域密集监测等，会产生较严重的监测空白、重复监测、分布欠均匀等问题，现有的技术中缺乏有效的方法对海洋浮标站位布局合理性进行评价。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，以达到能够解决海洋监测设备布局合理性评价问题，有效判定浮标站位分布过密、分布过疏、分布较均匀、分布欠均匀4种情况的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于空间分析的海洋浮标站位布局合理性评价方法，包括如下步骤：

第一步：计算海洋浮标站位有效覆盖区域；

第二步：建立浮标站位邻域模型；

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，则定为该区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；

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。

上述方案中，所述第一步的具体方法为：以海洋浮标站位点坐标数据和高精度水深数据为依据，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；

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。

上述方案中，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。