【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋大數據分析，具體涉及一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法、裝置、設備及存儲介質。
技術介紹
1、在海洋科學領域，中尺度渦旋作為一種普遍存在于全球海洋中的自然現象，其獨特的動力學特性和對海洋環境的多方面影響，使得其成為海洋研究中的熱點與難點。中尺度渦旋，以其數十至數百千米的空間尺度，不僅通過旋轉運動顯著地改變著海洋內部的水流結構，還深刻影響著溫度躍層、鹽度躍層的垂向位置，進而對全球氣候系統產生長遠影響。因此，無論是在理解大洋動力學等基礎理論方面，還是在海洋資源勘探、環境監測、海洋生態保護等實際應用領域，中尺度渦旋的研究都展現出極高的科學價值與社會意義。
2、目前，針對海洋中尺度渦旋的追蹤與識別，已發展出多種技術手段與方法，主要包括像素法、最近鄰法和相似度法。這些方法各有特點，但均旨在通過分析海洋觀測數據（如衛星遙感數據、浮標觀測數據等），實現對渦旋的自動或半自動識別與追蹤。然而，上述三種方法在實際應用中均面臨一定的挑戰與局限性。首先，數據質量是影響追蹤結果準確性的關鍵因素，海洋觀測數據中的噪聲和誤差可能導致追蹤結果出現偏差。為了緩解這一問題，研究者們常通過設置“偽渦”來評估算法的性能，但這些“偽渦”并非真實存在的渦旋，因此無法完全反映真實海洋環境的復雜性。其次，這些方法在追蹤過程中均較為依賴初始參數的設定，如渦旋識別閾值、追蹤步長等。這些參數的設定往往需要根據具體研究區域和數據特性進行調整，具有較強的主觀性，不同參數設置可能導致追蹤結果存在較大差異。
3、綜上所述，盡管現有的中尺度渦旋追蹤方
技術實現思路
1、針對現有的渦旋追蹤方法主觀性較強的問題，本專利技術提供一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法、裝置、設備及存儲介質。
2、第一方面，本專利技術技術方案提供一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，包括如下步驟：
3、獲取全球的絕對動力地形數據；
4、對全球的絕對動力地形數據進行處理識別全球中尺度渦旋數據和潛在渦數據形成全球中尺度渦旋識別數據；
5、基于全球中尺度渦旋識別數據將第i天所有渦旋和潛在渦的質心進行粒子平流，設置積分時間步長為a天，得到第?i?天所有渦旋和潛在渦的質心平流到第?i?+?a?天的經緯度位置；
6、建立兩個連續時間步長渦旋之間的關系segment；
7、建立由多個生存狀態的segment相連接形成的線性結構branch并輸出branch數據集；
8、將輸出的branch數據集存儲在pkl格式的文件中；其中，每個文件都是由該年份的所有渦旋軌跡構成。
9、作為本專利技術技術方案的進一步限定，對全球的絕對動力地形數據進行處理識別全球中尺度渦旋數據和潛在渦數據形成全球中尺度渦旋識別數據的步驟包括：
10、對全球的絕對動力地形數據進行高通濾波處理；
11、基于濾波處理后的數據生成閉合的全球渦旋數據的adt等值線，并識別出局部極值點作為渦旋的種子點；
12、對全球渦旋數據的adt等值線進行遍歷，判斷每條等值線是否符合渦旋邊界的篩選條件；若符合條件，則進行渦旋的識別；若不符合條件，則進行潛在渦的識別；
13、將識別的渦旋與潛在渦數據合并，在完成對全球渦旋數據的等值線遍歷后，保存并輸出結果，形成全球中尺度渦旋識別數據。
14、作為本專利技術技術方案的進一步限定，進行潛在渦的識別的步驟包括：
15、對全球渦旋數據的adt等值線進行遍歷時，只包含一個渦旋的種子點但不符合渦旋邊界篩選條件的等值線，識別為潛在渦。
16、作為本專利技術技術方案的進一步限定，建立兩個連續時間步長渦旋之間的關系segment的步驟包括：
17、接收輸入的第?i?天的全球渦旋質心集合ci，對其進行時間步長為a天的粒子平流，得到平流至第?i?+?a天的渦心集合ci+1；
18、對ci+1進行遍歷，使用k-d?tree方法篩選候選渦并生成候選渦集合ei+1；
19、判斷在ei+1中是否存在有ci+1中的渦心落入有效邊界內的渦旋，若有則構建livesegment，否則構建dead?segment；
20、對ci+1遍歷完成后，再對所有的live?segment進行遍歷，判斷是否存在ci+1中的多個渦心落在同一個渦旋邊界內的情況，若存在，則計算多個渦心與該渦旋質心之間的距離，選取距離最小者進行匹配；
21、當live?segment遍歷完成時，最后將所有的live?segment和dead?segment進行合并，得到第?i?天與第?i?+a?天建立起來的segment數據。
22、作為本專利技術技術方案的進一步限定，對ci+1進行遍歷，使用k-d?tree方法篩選候選渦并生成候選渦集合ei+1的步驟包括：
23、對ci+1進行遍歷，利用k-d?tree方法，在以粒子平流后的渦心為圓心、不小于渦旋a天的最大移動距離為半徑的圓內搜索第?i?+?a?天所有與之相匹配的候選渦并生成候選渦集合ei+1。
24、作為本專利技術技術方案的進一步限定，使用k-d?tree方法篩選候選渦并生成候選渦集合ei+1的步驟中還包括：
25、若ci+1中的某個渦心經度與0°經線的差值小于設定閾值，使得以該渦心為圓心、以不小于渦旋a天的最大移動距離為半徑的搜索圓超出了0°-360°的經度范圍，將經度范圍為（360-a）°-360°的區域復制粘貼到相應位置；同樣，若ci+1中的某個渦心經度與360°經線的差值小于設定閾值，使得以該渦心為圓心、以不小于渦旋a天的最大移動距離為半徑的搜索圓超出了0°-360°的經度范圍，將經度范圍為0°-a°的區域復制粘貼到相應位置，最后再以該渦心為圓心進行k-d?tree搜索，找到相應的候選渦。
26、作為本專利技術技術方案的進一步限定，建立由多個生存狀態的segment相連接形成的線性結構branch并輸出branch數據集的步驟包括：
27、接收輸入的所有第?i?天與第?i?+?a?天的segment數據集；
28、遍歷所有的live?segment，找到live?segment中在渦旋索引和時間上的重疊關系；
29、將找到重疊關系的所有live?segment合并成branch，并對渦旋和潛在渦做標記，刪除線性結構branch中一整條全部都是潛在渦的軌跡，最后輸出branch數據集。
30、第二方面，本專利技術技術方案提供一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤裝置，包括數據獲取模塊、中尺度渦旋數據識別模塊、粒子平流處理模塊、關系建立模塊、線性結構建立模塊和追蹤結果輸出模塊；
31、數據獲取模塊，用于獲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，對全球的絕對動力地形數據進行處理識別全球中尺度渦旋數據和潛在渦數據形成全球中尺度渦旋識別數據的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，進行潛在渦的識別的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，建立兩個連續時間步長渦旋之間的關系Segment的步驟包括：
5.根據權利要求4所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，對Ci+1進行遍歷，使用K-D?tree方法篩選候選渦并生成候選渦集合Ei+1的步驟包括：
6.根據權利要求5所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，使用K-Dtree方法篩選候選渦并生成候選渦集合Ei+1的步驟中還包括：
7.根據權利要求5所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，建立由多個生存狀態的Segment相連接形成的線性結構Branch并輸出Branc
8.一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤裝置，其特征在于，包括數據獲取模塊、中尺度渦旋數據識別模塊、粒子平流處理模塊、關系建立模塊、線性結構建立模塊和追蹤結果輸出模塊；
9.一種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括：至少一個處理器；以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；存儲器存儲有可被至少一個處理器執行的計算機程序指令，所述計算機程序指令被所述至少一個處理器執行，以使所述至少一個處理器能夠執行如權利要求1至7中任一項所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法。
10.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述非暫態計算機可讀存儲介質存儲計算機指令，所述計算機指令使所述計算機執行如權利要求1至7任一項所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法。
...【技術特征摘要】
1.一種全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，對全球的絕對動力地形數據進行處理識別全球中尺度渦旋數據和潛在渦數據形成全球中尺度渦旋識別數據的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，進行潛在渦的識別的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，建立兩個連續時間步長渦旋之間的關系segment的步驟包括：
5.根據權利要求4所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，對ci+1進行遍歷，使用k-d?tree方法篩選候選渦并生成候選渦集合ei+1的步驟包括：
6.根據權利要求5所述的全球海洋中尺度渦旋客觀追蹤方法，其特征在于，使用k-dtree方法篩選候選渦并生成候選渦集合ei+1的步驟中還包括：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：孫一卉，景皓鑫，陳猛，王元強，
申請(專利權)人：浪潮智慧科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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