[发明专利]一种基于随机矩形模拟的绿潮漂移扩散方法

权利要求书

1.一种基于随机矩形模拟的绿潮漂移扩散方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用遥感影像提取绿潮，得到绿潮分布二值图；

（2）对绿潮分布二值图、海洋表面流北向速度分量、海洋表面流东向速度分量、海洋表面10米风北向速度分量、海洋表面10米风东向速度分量、海洋表面温度进行重采样、裁剪，得到具有相同分辨率以及研究范围的预处理后数据：预处理后的绿潮分布二值图、预处理后的海洋表面流北向速度分量、预处理后的海洋表面流东向速度分量、预处理后的海洋表面10米风北向速度分量、预处理后的海洋表面10米风东向速度分量、预处理后的海洋表面温度；

（3）定义数值模拟中的初始化模块，将中的绿潮像素点模拟为父矩形集合，具体方法如下：

1）生成父矩形集合：

遍历，如果，则随机生成个父矩形，每个父矩形表示为，每个父矩形的长表示为，每个父矩形的宽表示为，每个父矩形的夹角表示为；

其中，表示行，列位置预处理后的绿潮分布二值图的值，如果，则表示的行，列位置的像素为绿潮像素，否则为非绿潮像素；，取整，表示行号，，取整，表示列号；、、、、、的行数相等且表示为；、、、、、的列数相等且表示为；表示在绿潮像素点位随机生成父矩形的个数，；表示行，列，时间处的第个父矩形；表示行，列，时间处的第个父矩形的长；表示行，列，时间处的第个父矩形的宽；表示行，列，时间处的第个父矩形的长轴沿逆时针方向与北方向之间的夹角；，取随机整数；，取随机整数；，取随机值; ，取整，表示天数；、、、、的天数相等且表示为；表示相同行、列、时间位置处矩形的编号；

2）根据范围内绿潮像素点的密度决定的删除与否：

如果，则保留，否则删除；其中，表示去留的阈值，；

3）统计经过步骤2）中剩余的矩形数目，记为，如果，则不进行操作，否则随机保留个矩形并删除其余矩形，；

（4）定义数值模拟中的生消模块，更新矩形集合，其中表示子矩形集合，具体方法如下：

1）计算时间处父矩形的净生长率，表示行，列，时间处的第个父矩形的净生长率；

2）根据，生成：

如果，则以的概率产生子矩形，子矩形的点位信息的计算公式如下：

式中，表示的行号；表示的列号；表示中的父矩形生成中的子矩形时，生成的子矩形的行位置；表示中的父矩形生成中的子矩形时，生成的子矩形的列位置；表示行，列，时间处的第个父矩形的速度值；表示时间处中最大的速度值；表示行，列，时间处的第个父矩形的北向速度；表示行，列，时间处的第个父矩形的东向速度；

子矩形的长、宽、夹角随机产生，行，列，时间处的第个子矩形的长，取随机整数；行，列，时间处的第个子矩形的宽，取随机整数；行，列，时间处的第个子矩形的长轴沿逆时针方向与北方向之间的夹角，取随机值；

将产生的子矩形记为，表示行，列，时间处的第个子矩形;

3）根据，更新：

如果，则不更改、、；

如果，则以的概率删除；进一步，如果没有被删除，则以的比例缩小的长和宽；

（5）定义数值模拟中的驱动模块，将得到的作为数值模拟的初始状态，基于拉格朗日方法更新，调用更新；进行迭代，得到最终的，具体方法如下：

1）计算时间处矩形的速度：

行，列，时间处的第个父矩形的北向速度、行，列，时间处的第个父矩形的东向速度的计算公式如下：

式中，表示范围内的均值，表示范围内的均值，表示范围内的均值，表示范围内的均值，表示的流速系数，表示中每个父矩形的风速系数,；的计算公式如下：

行，列，时间处的第个父矩形的北向速度、行，列，时间处的第个父矩形的东向速度的扰动根据如下公式计算：

式中，表示针对产生的介于0~1之间的随机值，表示父矩形的扰动阈值，；

行，列，时间处的第个子矩形的北向速度、行，列，时间处的第个子矩形的东向速度的计算公式如下：

式中，表示范围内的均值，表示范围内的均值，表示范围内的均值，表示范围内的均值，表示的流速系数，表示中每个子矩形的风速系数,；的计算公式如下：

行，列，时间处的第个子矩形的北向速度、行，列，时间处的第个子矩形的东向速度的扰动根据如下公式计算：

式中，表示针对产生的介于0~1之间的随机值；

2）根据拉格朗日粒子漂移方法，计算时间处矩形的位置；

3）在时间处，调用更新，当存在时长超过2天时，将移动到中，记为；

4）在时间处调用，直到完成指定时间的模拟。