[发明专利]全球中尺度涡时空层次拓扑路径构建技术

权利要求书

1.全球中尺度涡时空层次拓扑路径构建技术，其特征在于包括如下步骤：

（1）基于改进的SSH法，识别单核涡旋的同时，保留涡旋之间的共同边界，建立涡旋空间层次拓扑结构；

（2）采用最近邻法，对涡旋空间拓扑结构的子节点（单核涡旋）进行追踪，得到涡旋追踪数据集，建立中尺度涡时空拓扑路径；

（3）计算涡旋轨迹间的动态时间扭曲（DTW, Dynamic time warping）距离，对涡旋轨迹进行相似性度量；

（4）利用基于密度的聚类算法 (DBSCAN, Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)对涡旋轨迹进行时空聚类，形成全球中尺度涡时空层次拓扑结构。

2.根据权利要求1中所述的全球中尺度涡时空层次拓扑路径构建技术，其特征在于所述步骤（1）中，基于卫星高度计海平面高度异常（SLA）数据，采用改进的SSH法，将SLA局部极值作为涡旋种子点，对SLA等高线迭代，判断等高线包围范围的大小及振幅，识别单核涡旋的同时保留涡旋边界及涡旋间的共同边界（SLA等高线），建立涡旋之间潜在联系（如图1所示），得到涡旋识别空间层次拓扑数据集。

3.权利要求1中所述的全球中尺度涡时空层次拓扑路径构建技术，其特征在于所述步骤（3）中，利用DTW算法，运用动态规划原理，通过搜索中尺度涡旋路径时序数据的相互特征，压缩、扩张或转换涡旋路径局部特征，同时对其路径进行扭曲是考虑其边界条件、连续性以及单调性，获得路径之间的最短距离，判断其相似性。

4.权利要求1中所述的全球中尺度涡时空层次拓扑路径构建技术，其特征在于所述步骤（4）中，采用DBSCAN聚类算法，从任一涡旋轨迹出发，计算与其他轨迹之间的DTW距离，统计满足时空阈值(ε_s）范围的轨迹个数，当时空邻域内的轨迹数目大于最小线个数（MinLns）时，该轨迹即为核心线段，形成一个聚类，再对邻域内的直接密度可达轨迹按同样方式进行聚类扩展，得到涡旋轨迹聚类结果，建立全球中尺度涡时空层次拓扑结构。