[发明专利]海基观测网站位布局优化的方法、系统、介质、终端及应用

说明书

本发明属于海基观测网站位信息处理技术领域，公开了海基观测网站位布局优化的方法、系统、介质、终端及应用。将EOF重构方法与K中心点聚类算法进行联合，同时加入比重控制因素，结合不同海洋数值模式的实际情况进行优化，得到多套海洋数值模式综合情形下的最优站位。本发明计算时间短，现有数据同化和CNOP往往需要数天甚至更长时间完成计算，本方法仅需数十分钟；本发明基于再分析数据或后报结果，可充分验证，同时可基于多套再分析数据或后报数据开展，从而最大限度的避免模式依赖性；相比于现有EOF重构方法仅考虑单一变量如海表高度或海表温度观测的最优站位，本发明可同时考虑三维温度、盐度、海流，给出最优站位。

技术领域

本发明属于基观测网站位信息处理技术领域，尤其涉及一种海基观测网站位布局优化的方法、系统、介质、终端及应用。

背景技术

目前，现有海基观测网观测站位优化的方法有三类：

(1)数据同化方法，通过运行海洋同化数值预报模式，筛选预报对预报准确度提升效果最大的站位作为最优站位，其缺点有两点，一是依赖于数值预报模式本身的预报性能，比如较差的数值预报模式得到的最优站位可信度也较差，二是计算量巨大必须依赖于超算平台，计算费用高，可移植性差很难从一个超算平台移植到另一个超算平台；

(2)CNOP方法，通过运行数值预报模式，找到误差增长最快的区域，以该区域作为最优观测站位的选择，其缺点有两点，一是依赖于数值预报模式本身的预报性能，二是更关注与具体目标观测，对整个海域观测的覆盖能力考虑不足；

(3)传统EOF重构方法，通过EOF重构方法，可基于站点观测的数据重构整个观测海域观测要素，但仅能处理二维，水平单一深度层次上的单个观测要素场，如海表高度、10米海温等，不能处理三维变量。

为解决上述技术问题，现有技术1：《A Model-Based Assessment and Design ofa Tropical Indian Ocean Mooring Array》，基于EOF函数对热态印度洋锚系观测阵列进行评估设计，其包括以下步骤：

首先对20℃等温线深度场和混合层深度场进行EOF分解，分别得到两者的主要模态；通过将一系列观测数据投影到主导经验正交函数(EOFs)上，并对观测位置的重要性进行排序，生成理论上的最优观测阵列；采用人为划分的固定大小网格对两个变量的最有观测阵列进行统计，编制观测位置的相对频率图，确定一个统一的观测阵列。但现有技术1中存储在的技术缺陷在于EOF重构方法仅考虑单一变量，整合效果取决于水平网格分辨率，且受到人为主观因素的影响。

现有技术2：一种基于声速剖面反演的多波束海底地形校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，构建目标函数；

基于相邻条带重叠区域多个ping对应波束的测深一致性，构建目标函数；

步骤二，确定初始温度；

步骤三，设置初始解、EOF系数的取值范围及邻域函数；

根据前几个特征向量和实测的SVP计算得到EOF时间系数的取值范围，邻域函数应使产生的候选解α遍布解空间，给出邻域函数；

步骤四，设定内循环终止准则；

利用目标函数的加权平均值判断内循环是否达到“热平衡状态”；

步骤五，确定温度冷却函数；

构建温度冷却函数，函数如下：

T k+1＝βT k，β∈[0.5，0.99]；

步骤六，确定外循环终止准则；

外循环终止条件为连续若干个温度下没有可接受的候选解；

步骤七，搜寻最优解；