[發(fā)明專利]一種優(yōu)化空間效率的海洋錨定浮標(biāo)站位智能選址方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010123021.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111291520B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋苗苗;劉世萱;李文慶;王文彥;苗斌;王曉燕;陳世哲;鄭珊珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/006
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 付秀穎

1.一種優(yōu)化空間效率的海洋錨定浮標(biāo)站位智能選址方法，其特征在于，實(shí)施步驟包括：

S1.建立浮標(biāo)站位選址模型，即以浮標(biāo)監(jiān)測(cè)空間效率最大化為目標(biāo)建立浮標(biāo)站位選址模型，生成空間效率指數(shù)計(jì)算公式為∑_i∈Iw_iq_i和目標(biāo)函數(shù)Maximize(∑_i∈Iw_iq_i)；其中q_i表示第i個(gè)需求點(diǎn)，i為需求點(diǎn)的索引號(hào),i＝(1,2,3,…n)，需求點(diǎn)集合D由qi組成，如果需求點(diǎn)i被浮標(biāo)站位有效監(jiān)測(cè)區(qū)域覆蓋，qi的值為1；否則qi的值為0；w_i為qi的權(quán)重，w_i的取值在0和1之間；

S2.空間數(shù)據(jù)預(yù)處理，即采用空間數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)浮標(biāo)站位選址計(jì)算所需要的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行格式處理和結(jié)構(gòu)調(diào)整；所述空間數(shù)據(jù)包括已存在的浮標(biāo)站位信息、空間約束數(shù)據(jù)、需求點(diǎn)集合；

S21.將離散的已存在的浮標(biāo)站位信息結(jié)構(gòu)化為shape?files格式的數(shù)據(jù)；

S22.將空間約束數(shù)據(jù)處理成經(jīng)緯度坐標(biāo)序列；

S23.對(duì)目標(biāo)海域進(jìn)行網(wǎng)格化處理，提取需求點(diǎn)，建立需求點(diǎn)集合，并建立與需求點(diǎn)集合相對(duì)應(yīng)的權(quán)重值集合，將權(quán)重值與需求點(diǎn)一一綁定，建立帶權(quán)重的需求點(diǎn)集合；

S3.構(gòu)建空間計(jì)算中間件，執(zhí)行空間計(jì)算，即將已存在的空間數(shù)據(jù)以及一組浮標(biāo)站位坐標(biāo)序列依次輸入空間計(jì)算中間件，運(yùn)算空間效率指數(shù)；其中一組浮標(biāo)站位坐標(biāo)序列表示一個(gè)粒子的位置；

空間計(jì)算中間件包括合并、緩沖區(qū)分析、裁剪分析和屬性統(tǒng)計(jì)的空間計(jì)算操作，可被重復(fù)執(zhí)行，每次執(zhí)行得到一組浮標(biāo)布放位置坐標(biāo)序列和一個(gè)空間效率指數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間效率指數(shù)公式的單次解算；

所述S3中空間計(jì)算中間件處理步驟為：

S31.將粒子位置即一組浮標(biāo)站位坐標(biāo)序列與已有的浮標(biāo)站位點(diǎn)合并形成浮標(biāo)站位點(diǎn)集合；

S32.對(duì)浮標(biāo)站位點(diǎn)集合進(jìn)行緩沖區(qū)分析，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置緩沖區(qū)半徑，得到的緩沖區(qū)面狀數(shù)據(jù)，即為浮標(biāo)站位的有效監(jiān)測(cè)區(qū)域；

S33.用有效監(jiān)測(cè)區(qū)域去裁剪帶權(quán)重的需求點(diǎn)集合得到所有落入有效監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的需求點(diǎn)；之后，對(duì)有效監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)所有需求點(diǎn)的權(quán)重值求和，得到的數(shù)值即為粒子的空間效率指數(shù)；

S34.向迭代器輸出該粒子的位置和空間效率指數(shù)，迭代器保存每個(gè)粒子的位置和空間效率指數(shù)；

S4.迭代器采用粒子群算法建立了啟發(fā)式計(jì)算模式，橫向比較所有粒子的空間效率指數(shù)選出空間效率指數(shù)最大的粒子位置作為全局最優(yōu)解；對(duì)于每個(gè)粒子縱向比較其歷史空間效率指數(shù)，將空間效率指數(shù)最大的值及其對(duì)應(yīng)的粒子位置設(shè)置為該粒子的個(gè)體最優(yōu)解；將所有新的粒子位置輸入空間計(jì)算中間件，開(kāi)始下一次迭代計(jì)算；

S5.判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)；當(dāng)達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)，結(jié)束計(jì)算，輸出全局最優(yōu)解，即為最大的空間效率指數(shù)和產(chǎn)生該指數(shù)的粒子位置；未達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)，則重復(fù)執(zhí)行S3至S5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化空間效率的海洋錨定浮標(biāo)站位智能選址方法，其特征在于，所述S2中權(quán)重值的計(jì)算以水深梯度、海流季節(jié)變化、海浪高度年變化、表層水溫、鹽度為依據(jù)，選擇其中一種或幾種，變化較大的區(qū)域擁有較大的權(quán)重值，對(duì)權(quán)重值進(jìn)行歸一化處理，使其取值范圍在0到1之間。