[发明专利]一种基于曲率的槽脊线的提取与识别方法

权利要求书

1.一种基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过读取MICAPS第四类数据的方法获取格点数据；

S2：根据格点数据计算等压线与等值线，并根据等值线判断高低压分区；

S3：判断等压线是否为闭合曲线，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S4；

S4：根据曲率法提取等压线的槽点和脊点，并进入步骤S6；

所述步骤S4中，根据曲率法提取等压线的槽点和脊点，包括以下步骤：

S4-1：提取等压线上每个点的曲率的绝对值；

S4-2：根据等压线所处高低压分区和等值线的弯曲方向判断每个点的曲率的正负；

S4-3：根据每个点的曲率判断等压线的槽脊分区；

S4-4：最根据距离法和槽脊分区提取等压线的槽点和脊点；

所述步骤S4-4中，根据距离法和槽脊分区提取等压线的槽点和脊点，包括如下步骤：

S4-4-1：依次连接槽区和脊区的起点与终点，得到连接线；

S4-4-2：将等压线上拥有到连接线最大垂距的点作为极限值点；

S4-4-3：判断最大垂距是否大于阈值，若是则进入步骤S4-4-4，否则进入步骤S4-4-5；

S4-4-4：连接极限值点和极限值点两侧的临界点，重复步骤S4-4-2；

S4-4-5：根据等压线的分区和极限值点得到槽点和脊点；

S5：根据高低压分区提取等压线的槽点和脊点，并进入步骤S6；

所述步骤S5中，根据高低压分区提取等压线的槽点和脊点，包括以下步骤：

S5-1：判断该等压线所处区域是否为低压区，若是则进入步骤S5-2，否则进入步骤S5-3；

S5-2：提取位于该等压线最北端、最东端、最西端以及最南端的点为槽点，并结束提取；

S5-3：提取位于该等压线最北端、最东端、最西端以及最南端的点为脊点，并结束提取；

S6：追踪所述槽点和脊点并连接出槽线和脊线，实现槽脊线的提取与识别。

2.根据权利要求1所述的基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据等值线判断高低压分区，即根据等值线左右两侧的格点数据，得到等值线左右两侧的高低压分区。

3.根据权利要求1所述的基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，所述步骤S3中，判断等压线是否为闭合曲线的方法为：找出等压线的起点和终点，并判断两点在天气系统中的经纬度是否相同，若相同则为闭合曲线，若不同则为非闭合曲线。

4.根据权利要求1所述的基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，所述步骤S4-1中，曲率的绝对值的计算公式为：

P_i＝1/R＝(2sinα)/L,α∈[0,π]

式中，P_i点的曲率绝对值；R为相邻三点所构成三角形的外接圆半径；α为P_i角的锐角角度；L为与P_i点相邻两点的距离。

5.根据权利要求1所述的基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，所述步骤S4-3中，判断公式为：

若等值线前进方向的高低压分区为“左低右高”，则

式中，为P_i-1点与P_i点曲率向量；为P_i-1点与P_i+1点曲率向量；

若等值线前进方向的高低压分区为“左高右低”，则

式中，为P_i-1点与P_i点曲率向量；为P_i-1点与P_i+1点曲率向量。

6.根据权利要求1所述的基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，所述步骤S6中，连接出槽线的方法为：找到最小等值线的槽点作为起点，遍历所有槽点，依次连接相邻的、未连线的以及位于不同等值线上的下一个槽点，找到非闭合曲线上的槽点作为终点，保证该槽线不能与等值线以及已连接的槽脊线相交。

7.根据权利要求1所述的基于曲率的槽脊线的提取与识别方法，其特征在于，所述步骤S6中，连接出脊线的方法为：找到最大等值线的脊点作为起点，遍历所有脊点，依次连接相邻的、未连线的以及位于不同等值线上的下一个脊点，找到非闭合曲线上的脊点作为终点，保证该脊线不能与等值线以及已连接的槽脊线相交。