[发明专利]一种基于解析函数理论的海浪谱和波高反演方法

权利要求书

1.一种基于解析函数理论的海浪谱和波高反演方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获取二维海浪谱S(k_x,k_y)，k_x表示x轴方向的波数，k_y表示y轴方向的波数；

步骤2、通过粒子群优化算法，搜索二维海浪谱S(k_x,k_y)数值谱的峰值，选取粒子参数为波数k_x和k_y；

建立粒子群适应度函数，通过适应度函数计算每个粒子参数的适应度值，建立以最小化适应度函数为目标的最优化模型，迭代求解得到二维海浪谱S(k_x,k_y)的极值点的位置坐标(k_xi,k_yi)，并且得到各极值点的能量值a_i,i＝1,2,···,n，n为极值点的数量；

其中，建立的粒子群适应度函数为：

波数k_x，k_y的范围为：k_x1≤k_x≤k_x2，k_y1≤k_y≤k_y2；

步骤3、将得到极值点表示为复数j表示虚数单位；根据解析函数理论，将极值点作为奇点，能量值作为系数，得到海浪谱的解析表达式：

z＝k_x+jk_y，表示波数的复变量；

步骤4、根据复变函数理论，将S(z)在环形区域z₁＜|z|＜z₂内作洛朗展开，得到海浪谱的幂级数表达式：

z₁＝min(|b_i|)-δz₁，z₂＝max(|b_i|)-δz₁，δz_i表示能量衰减到a_i的50％时的波数z；

步骤5、根据波浪理论，求出波高H；

2.根据权利要求1所述的基于解析函数理论的海浪谱和波高反演方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤101、从遥感观测的海面图像中选取波浪条纹清晰的区域，利用最邻近插值方法，将其插值到正方形区域，得到研究区域的灰度图像矩阵I(x,y,t)，其中，x,y,t分别表示灰度图像的横坐标、纵坐标、图像的采集时间；

步骤102、对灰度图像矩阵I(x,y,t)作三维傅里叶变换，结合海浪的频散关系，获得二维海浪谱S(k_x,k_y)，k_x表示x轴方向的波数，k_y表示y轴方向的波数。