[發明專利]海上漂移軌跡預測方法及系統

在審

• 申請號: 202110450309.0
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113033920A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張振昌;曾銀東;李雪丁;郭民權;張少涵;馬錦山;陳日清
• 申請（專利權）人: 福建農林大學;福建省海洋預報臺
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F16/29;G06F16/182
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

1.一種海上漂移軌跡預測方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取漂移物的初始位置；

根據所述初始位置確定所述漂移物所在海洋區域的海洋參數；

基于所述海洋參數計算特定時刻所述漂移物的漂移位置；

其中，所述海洋參數包括以下至少一個：湍流渦動、海表流場漂移、風導漂移、三維流場漂移或海浪。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述初始位置確定所述漂移物所在海洋區域的海洋參數，具體包括：

根據所述漂浮物的初始位置，確定其所在海洋區域的湍流渦動產生的隨機運動距離、海表流場漂移速度，以及風導漂移速度。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述漂移物在湍流渦動作用下產生的隨機運動距離Δα由以下公式計算：

其中，Δα為α方向上的隨機運動距離，α代表x軸、y軸或z軸方向；R為[-1，1]之間的均勻分布隨機數，K_α為α方向上的擾動系數，Δt為時間步長。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算所述漂移物在湍流渦動作用下產生的隨機運動距離時，采用多粒子模擬漂移軌跡的方式確定擾動系數K_α值，具體包括：

獲取以所述漂移物的初始位置為圓心，以預設距離為半徑的多個具有不同初始位置的粒子；

分別將所述擾動系數K_α設置為不同的數值，分別計算所述特定時刻所述漂移物以及每一個所述粒子在湍流渦動作用下漂移的位置；

基于預設的置信水平值和多個所述粒子的位置，確定所述置信水平值的所述粒子的置信區間；

基于所述漂移物的位置判斷所述漂移物在所述置信區間的保證率；

基于所述保證率確定最優的所述擾動系數K_α值。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述海表流場漂移速度基于地波雷達觀測數據和/或ROMS三維流場預報獲取。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，采用四維變分數據同化方法，將ROMS三維流場觀測資料處理轉化為以動力模式為約束的泛函極小化，通過調整控制變量，得到指定時間窗口內與所述觀測資料之間偏差最小的ROMS三維流場預報。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述風導漂移速度V_y的由以下公式計算：

V_y＝k·W

其中，W為海面上方10米處風速，k為風拖拽系數。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述海浪的大小設置所述風拖拽系數k。

9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述海洋參數計算特定時刻所述漂移物的漂移位置，具體包括：

使用如下公式計算所述漂移物的漂移位置：

其中，為漂移物的初始位置，t₀為初始時刻，為t時刻的物體漂移速度，由多個所述海洋參數作用過程所產生的分速度的合成，Δα為湍流渦動造成的隨機運動距離。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述海洋參數計算特定時刻所述漂移物的漂移位置，具體包括：

采用MapReduce模型計算所述漂移物的漂移位置。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述采用MapReduce模型計算所述漂移物的漂移位置，具體包括：

在分布式文件系統HDFS中記錄預測的多粒子信息；

將所述多粒子信息劃分為M個數據片段，其中M為大于1的整數；

分配所述M個數據片段到MapReduce中不同的工作者Worker；

每一個所述工作者Worker根據所述海洋參數計算每一個粒子的漂移位置；

匯總所述每一個粒子的漂移位置，輸出預測的漂移軌跡。