青岛哈尔滨工程大学创新发展中心;哈尔滨工程大学;哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地刘永正获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛哈尔滨工程大学创新发展中心;哈尔滨工程大学;哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地申请的专利利用海洋表面流速和海表高度自动识别黑潮流轴的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120067497B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510554089.4,技术领域涉及:G06F17/10;该发明授权利用海洋表面流速和海表高度自动识别黑潮流轴的方法是由刘永正;梁月;秦志亮;兰文剑;马本俊;雷忠健设计研发完成,并于2025-04-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本利用海洋表面流速和海表高度自动识别黑潮流轴的方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种利用海洋表面流速和海表高度自动识别黑潮流轴的方法,该方法先获取海表面经向、纬向流速计算全场流场,通过正向、反向及双向速度极值法获取最大速度参考线;接着利用海表测高数据,经数据处理计算出众数值生成海表参考等值线;然后计算最大速度参考线与各参考等值线的最小差异度确定目标参考等值线;最后再次用速度极值法修正目标参考等值线得到黑潮主轴。本发明有效解决了经典速度极值法受涡旋影响的问题,能自适应多源、多时相数据,实现实时动态黑潮流轴的自动化提取,提高了黑潮流轴识别的准确性和完整性,对研究黑潮路径及流量变化规律具有重要意义。
本发明授权利用海洋表面流速和海表高度自动识别黑潮流轴的方法在权利要求书中公布了:1.利用海洋表面流速和海表高度自动识别黑潮流轴的方法,包括如下步骤: 步骤一:获取数据并计算全场流场; 步骤二:利用速度极值法获取最大速度参考线; 步骤三:计算并识别海表参考等值线; 步骤四:确定目标参考等值线; 步骤五:修正目标参考等值线获取黑潮主轴; 所述步骤一中,从卫星观测或数值模式数据中获取待检测海域的海表面经向流速u、纬向流速v,通过矢量合成计算全场合流速数据V,公式为进而获得全场流速与流向; 所述步骤二中,包括正向速度极值法和反向速度极值法,其中,正向速度极值法具体为:选择一个代表性点作为第一个定点;沿定点流向的垂向构造辅助线,对辅助线上所有网格点计算平均流向;定点基于平均流向的垂向构造新辅助线,寻找新辅助线上最大速度网格点,定义为最大速度参考点;该参考点沿平均流向前进,前进距离依据数据分辨率自行设定,设为d,移动至下一个定点,重复上述步骤,直至定点抵达待测海域经度或纬度边界线,连接所有最大流速点形成正向最大速度参考线; 反向速度极值法具体为:将全场流速乘以-1,得到反向流场;以给定的反向起点开始,执行与正向速度极值法相同的操作,获取反向最大速度参考线;若反向速度极值法未能成功确定最大速度参考线,则转向正向速度极值法;在完成反向与正向速度极值法的分析后,利用双向方法对两者的结果进行合理拼接,最终确定待测海域的最大速度参考线段; 所述步骤三具体为:从使用的数据中获取待测海域的海表测高数据,绘制待测海域全场的海表测高等值线,并基于所得的最大速度参考线,进行海表参考等值线的计算与识别,体计算方法如下: 数据预处理:对最大速度参考线上所有点的海表冕宁高度值进行统计分类;提高统计的准确度,将海表面高度统一乘以10n;保证了在后续的统计过程中,所有的高度值处于相同的尺度,减少了因数值差异带来的误差,进而提升了数据的一致性; z1=z×10n 其中,z为原海表面高度值,n为所需小数位数; 向下取整:对放大后的海表面高度值进行向下取整,得到整数值; 恢复原数值位数:将取整后的高度值再除以10,恢复原数值位数,确保了数据的真实表达,避免了因数值缩放造成的信息丢失; 众数值计算:基于得到的高度值,统计最大速度参考线上的众数值;该众数值即为海表测高参考等值线值,然后将该众数值与相邻等值线的间隔值相加和相减,从而生成三条海表测高参考等值线; 所述步骤四中,通过计算海表测高等值线与最大速度参考线直线的距离,寻找与之最接近的参考等值线;最小差异度计算过程分为以下几个步骤: 数据准备:最大速度参考线的经纬度点以及不同参考等值线上对应的路径点; 定义经度范围:设定最佳且需要计算的经度范围,用于过滤有效的最大速度参考线点和参考等值线点; 计算最小差异度:依次对每条海表测高参考等值线的每个有效等值线点,计算其到最大速度参考线的最小距离,距离计算公式为: 其中,lon,lat为当前等值线点的经纬度,lonvmax,latvmax为最大速度参考线上的点; 计算平均差异度:依次对每条等值线,将其所有有效等值线点到最大速度参考线的最小距离进行累加,得到总差异度,并计算出平均差异度: 获得目标参考等值线:比较各条参考等值线平均差异度的大小,其中平均差异度最小的参考等值线,则为目标参考等值线; 所述步骤五中再次使用速度极值法对目标参考等值线进行修正,以获得黑潮主轴,具体修正过程如下: 数据准备:识别获取目标参考等值线上所有点的经纬度位置、合流速、流向信息以及海表测高数据信息; 插值计算:逐一对目标等值线上的每个点,在该点处沿流向的垂向构造辅助线,间隔距离插值计算该位置的流速大小,距离范围由使用数据的实际分辨率情况自行定义; 寻找最大流速点:对每条辅助线,寻找该线上最大的流速点,定义为黑潮主流轴上的点; 修正主轴:汇集所有的最大流速点,这些点代表了在最大流速条件下的黑潮流轴路径,连接成线平滑后完成修正。
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