[发明专利]一种海浪场时空演化信息提取方法及系统

权利要求书

1.一种海浪场时空演化信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取谱分割输出数据阵列，将所述谱分割输出数据阵列中包含海浪模式谱分割输出数据的时空位置标记为“未访问”；

S2、根据所述谱分割输出数据阵列，确定每项海浪模式谱分割输出数据的起始搜寻时空位置和起始搜寻成分，并将所述起始搜寻时空位置和起始搜寻成分的数据存储到一个存储队列的同时，将其从谱分割输出数据阵列中移除，且将该数据的时空位置标记为“已访问”；

S3、将存储队列中第一个元素对应的海浪成分作为当前成分，计算其附近所有包括“未访问”标记的时空网格点的所有海浪成分与当前成分的相似度；

S4、基于步骤S3，从计算得到的若干个相似度数值中，选取最大的相似度值，若所述最大的相似度值大于或等于预设的相似度阈值时，则将最大相似度值对应的时空位置信息及成分信息存入所述存储队列，并从谱分割输出数据阵列中移除所述最大相似度值对应的成分信息；并且，将最大相似度值对应的时空位网格点标记为“已访问”；

S5、若当前成分附近所有“未访问”的时空网格点中,没有任何成分的相似度达到相似度阈值时，将当前成分的信息从存储队列中转移到输出文件；

S6、重复步骤S3到步骤S5，直到存储队列中所有的元素均被转移到输出文件，当前输出文件记录的输出结果即为海浪场的时空演化信息提取结果；

S7、若谱分割输出数据阵列中不包括任何海浪成分信息，则结束步骤S7；否则，将谱分割输出数据阵列中所有包含海浪模式谱分割输出数据的时空位置重新标记为“未访问”，并返回到步骤S2，进行下一个海浪场的时空演化信息进行提取。

2.根据权利要求1所述的海浪场时空演化信息提取方法，其特征在于，步骤S1中，获取谱分割输出数据阵列数据包括针对WAVEWATCH-III、WAM、SWAN及其衍生模式的海浪谱分割后的谱分割有效波高、谱分割平均周期和谱分割平均方向场数据，上述数据分别用三个四维矩阵对其进行存储，其中，每个四维矩阵的维度包括经度、纬度、时间和海浪成分编号。

3.根据权利要求2所述的海浪场时空演化信息提取方法，其特征在于，步骤S4中，在相邻网格点中与当前成分相似度最大的海浪成分相似度达到预设的相似度阈值时，利用阵列化的数值海浪模式谱分割输出数据对当前的提取进程进行控制，在每个成分被提取到存储队列后，从谱分割输出数据阵列中删除对应的数据。

4.根据权利要求1所述的海浪场时空演化信息提取方法，其特征在于，步骤S4中，通过相邻两个网格点海浪成分的相似度大小，判断两个海浪成分是否来源于同一气象事件；若相邻网格点中两个海浪成分的相似度达到预设的相似度阈值时，则认为当前两个成分来源于同一气象事件，属于同一海浪场。

5.根据权利要求4所述的海浪场时空演化信息提取方法，其特征在于，在计算相邻两个网格点海浪成分的相似度大小时，其通过两个成分的谱距离时空梯度对成分的相似度进行衡量，谱距离时空梯度越小相似度越大；其中，谱距离时空梯度的计算采用谱距离除以无因次化的时间和空间距离的加和进行计算；谱距离的计算采用波高、波向、波长构成的三维空间中的无因次距离。

6.根据权利要求5所述的海浪场时空演化信息提取方法，其特征在于，谱距离时空梯度的计算方法为：

其中，H、T和θ分别对应着谱分割有效波高、谱分割平均周期和谱分割平均方向，下标cur和nei分别代表当前的成分和相邻点的成分，d是当前成分对应网格点和相邻成分对应网格点的空间距离，t是当前成分对应网格点和相邻网格点成分对应的时间差距；H_a、T_b、θ_c、d_d和t_d是权重和换算系数，需要对其进行调整达到要求，θ_turn是一个随当前点和相邻点位置变化的参数，其代表了海浪沿地球大圆从当前点传播至相邻网格点后海浪方向发生的变化。