[发明专利]一种优化空间效率的海洋锚定浮标站位智能选址方法

说明书

本发明公开了有一种优化空间效率的海洋锚定浮标站位智能选址方法，包括S1.建立浮标站位选址模型，S2.空间数据预处理，S3.构建空间计算中间件，执行空间计算，S4.迭代器采用粒子群算法建立了启发式计算模式，对每个粒子运行一次空间计算中间件，选出空间效率指数最大的粒子作为全局最优解，S5.判断是否达到最大迭代次数，当达到最大迭代次数时，结束计算，输出全局最优解；未达到最大迭代次数时，则重复执行S3至S5。其优点在于有效地实现多个海洋锚定浮标站位的综合选址、科学地计算浮标的布放位置以实现海洋浮标监测空间效率的最大化，便于国家海洋浮标监测网络的扩充；具有智能性，能够无限逼近锚定浮标站位选址的最优解。

技术领域

本发明属于海洋环境监测领域，具体涉及一种优化空间效率的海洋锚定浮标站位智能选址方法。

背景技术

海洋监测是认识、开发和利用海洋的重要基础和前提。海洋锚定浮标作为重要的海洋监测设备，已成为世界各国监测和预报海洋状态和海洋-大气相互作用的海洋观测系统的重要组成部分。通过搭载相应的传感器,锚定浮标不仅可以观测温度、气压、风速、风向、相对湿度、波浪和海流等水文气象要素,还可以观测浊度、溶解氧、叶绿素浓度、PH值和硝酸盐等生物化学要素。锚定浮标所提供的这种长期、持续和稳定的观测能力，以及准确预报天气的潜力，不仅对沿海地区的人类生命安全，而且对与海洋经济和环境有关的广泛应用都具有至关重要的意义。部署更多的浮标来收集更多的实际观测数据，可以减少数值模型和数据同化技术产生的误差，提高海洋环境预测的准确性和精确度。同时，更充足的数据可以更准确地描述海洋现象(如水团、洋流、海洋锋等)的边界、传播特征和动态变化机制。因此，如何从总体上把控和规划浮标的布放数量和布放位置实现浮标监测空间效率的最大化显得尤为重要。但是，目前我国的浮标布放现状是不同机构独立地布放浮标、机构之间没有协作，例如：在中国渤海和黄海北部海域，气象、海洋部门及科研机构分别布放了不同数据量的浮标，并未从总体上考虑浮标站位的空间效率问题，即一定数量的浮标如何分布能够达到最大空间覆盖。综上所述，目前缺少有效的技术方案对海洋锚定浮标站位进行空间建模，科学规划浮标站位的空间布局。因此，采用何种有效的方法实现多个海洋锚定浮标站位的综合选址、科学地计算浮标的布放位置以实现海洋浮标监测空间效率的最大化成为迫切需求，而且这种需求随着国家海洋浮标监测网络的扩充会更加突出。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种有效地实现多个海洋锚定浮标站位的综合选址、科学地计算浮标的布放位置以实现海洋浮标监测空间效率的最大化的海洋锚定浮标站位智能选址方法，该方法的智能性体现在采用启发式算法建立智能计算中枢能够无限逼近锚定浮标站位选址的最优解。其技术方案为，

一种优化空间效率的海洋锚定浮标站位智能选址方法，实施步骤包括：

S1.建立浮标站位选址模型，即以浮标监测空间效率最大化为目标建立浮标站位选址模型，生成空间效率指数计算公式为∑_i∈Iw_iq_i和目标函数Maximize(∑_i∈Iw_iq_i)；

S2.空间数据预处理，即采用空间数据预处理模块对浮标站位选址计算所需要的空间数据进行格式处理和结构调整；所述空间数据包括已存在的浮标站位信息、空间约束数据、需求点集合；

S3.构建空间计算中间件，执行空间计算，即将已存在的空间数据以及一组浮标站位坐标序列依次输入空间计算中间件，运算空间效率指数；其中一组浮标站位坐标序列表示一个粒子的位置；

S4.迭代器采用粒子群算法建立了启发式计算模式，横向比较所有粒子的解，选出空间效率指数最大的粒子作为全局最优解；对于每个粒子纵向比较其历史空间效率指数，将空间效率指数最大的值设置为给粒子的个体最优解；将所有新的粒子位置输入空间计算中间件，开始下一次迭代计算；