基于Cressman优化算法的海洋矢量数据插值方法研究

随着海洋监测技术的发展,多源、异构、多维的海洋数据成指数激增。当前用于海洋数据的插值技术存在处理速度慢、读取效率低等问题,难以满足数据处理的需要。针对具有空间分布特性的海洋矢量数据,本文旨在研究一种高效的插值方法,首先基于Moran's I对矢量数据进行空间相关性分析,根据数据间的聚类程度对数据集进行冗余度处理,然后基于Cressman插值算法对处理后的矢量数据进行插值展示。最后,以某区域的流场数据进行仿真,验证了基于Cressman插值优化算法的合理性和可行性。

可视球面海浪建模与绘制

大规模海浪的快速建模和绘制是目前的研究热点,如何建立球面海浪模型和对可视球面海浪区域进行多分辨采样,是在数字地球平台上实现大规模海浪实时模拟的关键。为解决此问题,结合现有算法,考虑球面曲率影响,提出了球面海浪模型,以及相应的屏幕细分算法和海陆判断算法,解决了球面海浪模型存在的高纬度"压缩"现象,将计算和绘制限制在视点相关的可视球面海浪区域。实验表明,该方法适合大规模海浪仿真,其绘制效果逼真性好,速度快,能满足交互应用的需求。

共炮检距矢量域海底电缆数据规则化技术及应用

受采集因素制约,实际海底电缆地震数据覆盖次数是不均匀的,需要进行规则化处理。海洋地震数据的规则化处理通常在共偏移距数据体上进行,会丢失方位角信息,如果使用扇区划分的方式保留方位角信息,则面临覆盖次数不足的问题。海底电缆数据方位较宽,不适合使用这种方法进行规则化,为此将海底电缆数据划分成共炮检距矢量数据体进行数据规则化,共炮检距矢量数据体是在offset-x和offset-y两个方向按照矩形划分的数据体,这种划分方式在限定偏移距和方位角范围条件下定义了地下面元的一次覆盖。相对于共偏移距数据体和分扇区划分,共炮检距矢量体面元内覆盖次数更均匀,方位角更接近,对共炮检距矢量数据体进行面元中心化处理,能有效保留方位信息,同时插值精度更高。乌石工区三维海底电缆数据COV插值实际应用结果证明了该方法对海底电缆数据插值的可靠性。

海岛(礁)、滩涂和水下地形矢量数据融合方法研究与实现

海岛(礁)、滩涂和水下地形DLG数据库是重要的测绘成果,为开展海洋综合调查工作提供了数据基础。然而,现有的三库测绘成果是分阶段采集的,数据精度和数据模型不一致,且存在大量重复采集的情况,最终成果也是分库存储的,这使其无法进行统一管理和更新。为此,本文对多源海洋基础空间要素数据的融合方法进行了研究,首先采用矢量数据匹配技术获取对应实体,然后通过本文提出的属性融合技术和基于中误差与对应点的几何信息融合技术对三库DLG数据进行融合,以实现三库数据的属性共享、几何精度的改进和数据冗余的减少。最后,我们还基于.NET和Arc GIS Engine组件开发了海洋基础空间要素数据融合系统,用于浙江省海岛(礁)、滩涂和水下地形基础空间要素数据的融合。

基于支持向量回归的海洋次表层温度异常预测

运用卫星海洋遥感技术观测海洋次表层温度异常有助于了解海洋内部异常及其动力过程。利用海表温度、海表风场、海表盐度和海表高度等4个参数,结合网格搜索法(Grid-search)和交叉验证法(Cross-validation)探索了最优参量的输入组合,构建了支持向量回归(SVR)模型。利用构建的模型对海洋次表层温度异常(STA)进行了预测,并结合Argo数据对预测精度进行了验证。结果表明,在水深100 m时,预测均方差为0.5076,在水深1500 m时,预测均方差为0.0037。所构建的模型随着海洋深度的增加,预测精度逐渐降低,但整体上精度和模型存在比较好的可信度。

基于Argo资料的北太平洋绝对地转流计算

针对海洋实测流速资料极其匮乏的事实,利用2004年1月~2009年12月月平均的Argo温盐格点资料,结合改进的P-vector方法重构北太平洋绝对地转流流场。与卫星高度计和实测流速的比较以及相关性分析表明,重构的绝对地转流是可信的,可以用来研究不同大尺度环流特征及其动力结构。可以为研究海洋动力过程和气候变化提供一套有用的流场数据。

中尺度不规则矢量海洋涡旋提取

目的西北太平洋是我国远洋渔船从事大规模商业性捕捞的重要作业海域,也是中尺度涡的活跃区域,因此中尺度涡的提取方法研究对渔场分析有十分重要的意义。传统的研究方法多依赖栅格数据进行涡旋提取,并用标准圆形来拟合涡旋,难以提取涡旋的多核结构,本研究对此进行了改进。方法利用海表面高度异常数据,充分考虑海洋涡旋形状多样性以及矢量数据结构的优点,结合过去研究中的涡旋约束条件,基于无阈值的闭合等值线法,确定涡旋边界和中心,实现对西北太平洋黑潮延伸区的不规则矢量涡旋的提取。结果由于原始的海表面高度异常栅格数据图最接近海洋中涡旋实际存在的形状和位置,因此分别以1997年6月1日、2000年6月1日、2003年6月1日、2006年6月1日、2009年6月1日、2015年6月1日的涡旋提取结果为例与同一时间同一研究区域内原始海表面高度异常数据栅格图以及传统研究方法中标准圆形的涡旋提取结果进行比较。选取1994年6月1日的提取结果为例,同等比例放大同一位置涡旋,计算重叠率,重叠率的最大值为89%,最小值为22%,平均重叠率为65%。结果表明,本文的提取结果更接近海洋中涡旋的实际形状和位置,且精度更高。结论本文基于海洋卫星高度计的涡旋提取方法,充分考虑了海洋涡旋形状不规则的特点,综合了矢量数据结构的优点,更符合海洋中涡旋的实际形状和位置,比传统方法得到的结果具有更高的准确性和易用性,适用于涡旋与渔场关系的研究。