[发明专利]海洋温度锋自动追踪和特征参数信息提取方法

权利要求书

1.一种海洋温度锋自动追踪和特征参数信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，温度梯度场的建立：利用给定海域的温度场网格数据，计算温度梯度场，并对温度梯度场进行内插，获得较温度场网格数据更高分辨率的温度梯度场网格数据集；

步骤2，温度锋横断面的确定：建立温度锋判别标准，以某一满足温度锋判别标准的点为温度锋中心位置初猜点，并以温度锋中心位置初猜点为中心，分别沿温度梯度正负两个方向寻找温度锋临时边界点；

步骤3，温度锋特征参数的确定：采用逐步迭代的方式，确定锋区的中心位置，提取特征参数信息，包括：

步骤3-1，对步骤2获得的温度锋横断面，按照计算物体质心的方法，以分配权重的方式计算该温度锋横断面上的锋区中心以及平均强度；

步骤3-2，如果计算得到的锋区中心并非步骤2中的温度锋中心位置初猜点，则以计算得到的锋区中心为新的初猜点，并以新的初猜点为中心，按照步骤2所示的方法重新设定温度锋横断面并按照步骤3-1计算获得重新设定的温度锋横断面上的锋区中心以及平均强度，判断重新设定的温度锋横断面上的锋区中心是否与新的初猜点重合，直至计算得到的锋区中心与初猜点重合，获得最终的锋区中心；

步骤3-3，记录最终的锋区中心位置、平均强度、边界点位置；根据两边界点的位置信息，计算得到锋区宽度：

式中，FWD表示锋区宽度，(x_L,y_L)和(x_R,y_R)分别表示锋区左右两个边界点的经纬度坐标，R表示地球半径；

步骤4，锋区中心位置的追踪：根据步骤3确定的锋区中心位置，沿着与锋区中心位置的温度梯度方向的逆时针垂直方向，追踪下一个温度锋横断面的锋区中心位置，提取相应特征参数信息；

步骤5，遍历海区内所有网格点，以搜索得到海区内所有的海洋温度锋，并完成相应的温度锋特征参数信息的提取，用于海洋中尺度现象研究并对未来海洋温度锋的分布做出可能性预测。

2.根据权利要求1所述的海洋温度锋自动追踪和特征参数信息提取方法，其特征在于，步骤1中，所述的温度梯度场的计算方法为：

利用给定的温度场网格数据，分别计算网格中每个网格点X轴方向，Y轴方向的温度梯度，其中，在计算X轴方向的温度梯度时，纬度不变，经度按照固定步长变化；在计算Y轴方向的温度梯度时，经度不变，纬度按照固定步长变化；

任意网格点处的温度梯度GF为：

式中，GX表示所求点沿着X轴方向的温度梯度值，GY表示所求点沿着Y轴方向的温度梯度值；

其中，所求点沿着X轴方向的温度梯度值GX的计算方法如下：

当所求点为左边界点时，沿X轴方向，取所求点之后的两个点依次命名为点l2和点l3；设所求点、点l2和点l3沿着X轴方向的温度值分别为T_lspx、T_l2x、T_l3x，所求点与点l2在X轴方向上的距离为L_lsp-l2x，点l2与点l3在X轴方向上的距离为L_l2-l3x，则：

式中，W_1spx为所求点为左边界点时、所求点沿着X轴方向占有的梯度权重、W_l2x为所求点为左边界点时、点l2沿着X轴方向占有的梯度权重、W_l3x为所求点为左边界点时、点l3沿着X轴方向占有的梯度权重；

当所求点为右边界点时，沿X轴反方向，取所求点之前的两个点依次命名为点r2和点r1；设点r1、点r2和所求点沿着X轴方向的温度值分别为T_r1x、T_r2x、T_rspx，点r1与点r2在X轴方向上的距离为L_r1-r2x，点r2与所求点在X轴方向上的距离为L_r2-rspx，则：

式中，W_r1x为所求点为右边界点时、点r1沿着X轴方向占有的梯度权重、W_r2x为所求点为右边界点时、点r2沿着X轴方向占有的梯度权重、W_rspx为所求点为右边界点时、所求点沿着X轴方向占有的梯度权重；

当所求点既不是左边界点也不是右边界点时，在X轴上，取与所求点左、右相邻的两个点分别命名为点m1和点m3；设点m1、所求点和点m3沿着X轴方向的温度值分别为T_m1x、T_mspx、T_m3x，点m1与所求点在X轴方向上的距离为L_m1-mspx，所求点与点m3在X轴方向上的距离为L_msp-m3x，则：

式中，W_m1x为所求点即不是左边界点也不是右边界点时、点m1沿着X轴方向占有的梯度权重、W_mspx为所求点即不是左边界点也不是右边界点时、所求点沿着X轴方向占有的梯度权重、W_m3x为所求点即不是左边界点也不是右边界点时、点m3沿着X轴方向占有的梯度权重；

其中，所求点沿着Y轴方向的温度梯度值GY的计算方法如下：

当所求点为下边界点时，沿Y轴方向，取所求点之后的两个点依次命名为点d2和点d3；设所求点、点d2和点d3沿着Y轴方向的温度值分别为T_dspy、T_d2y、T_d3y，所求点与点d2在Y轴方向上的距离为L_dsp-d2y，点d2与点d3在Y轴方向上的距离为L_d2-d3y，则：

式中，W_dspy为所求点为下边界点时、所求点沿着Y轴方向占有的梯度权重、W_d2y为所求点为下边界点时、点d2沿着Y轴方向占有的梯度权重、W_d3y为所求点为下边界点时、点d3沿着Y轴方向占有的梯度权重；

当所求点为上边界点时，沿Y轴反方向，取所求点之前的两个点依次命名为点h2和点h1；设点h1、点h2和所求点沿着Y轴方向的温度值分别为T_h1y、T_h2y、T_hspy，点h1与点h2在Y轴方向上的距离为L_h1-h2y，点h2与所求点在Y轴方向上的距离为L_h2-hspy，则：

式中，W_h1y为所求点为上边界点时、点h1沿着Y轴方向占有的梯度权重、W_h2y为所求点为上边界点时、点h2沿着Y轴方向占有的梯度权重、W_hspy为所求点为上边界点时、所求点沿着Y轴方向占有的梯度权重；

当所求点既不是下边界点也不是上边界点时，在Y轴上，取与所求点下、上相邻的两个点分别命名为点b1和点b3；设点b1、所求点和点b3沿着Y轴方向的温度值分别为T_b1y、T_bspy、T_b3y，点b1与所求点在Y轴方向上的距离为L_b1-bspy，所求点与点b3在Y轴方向上的距离为L_bsp-b3y，则：

式中，W_b1y为所求点即不是下边界点也不是上边界点时、点b1沿着Y轴方向占有的梯度权重、W_bspy为所求点即不是下边界点也不是上边界点时、所求点沿着Y轴方向占有的梯度权重、W_b3y为所求点即不是下边界点也不是上边界点时、点b3沿着Y轴方向占有的梯度权重；

所述的较温度场网格数据更高分辨率的温度梯度场网格数据集的获得方法为：

采取双线性插值的原理将各点梯度值插值到使用的较温度场网格更高分辨率的网格上：

GF(x,y)＝W₁₁×GF(x₁,y₁)+W₂₁×GF(x₂,y₁)+W₁₂×GF(x₁,y₂)+W₂₂×GF(x₂,y₂)(8)

式中，(x,y)表示较温度场网格数据更高分辨率的温度梯度场网格数据点对应坐标，GF(x,y)表示(x,y)处的温度梯度值；(x₁,y₁)、(x₂,y₁)、(x₁,y₂)、(x₂,y₂)分别为(x,y)点所邻近的四个温度场网格数据点对应坐标；GF(x₁,y₁)、GF(x₂,y₁)、GF(x₁,y₂)、GF(x₂,y₂)分别表示(x₁,y₁)、(x₂,y₁)、(x₁,y₂)、(x₂,y₂)处的温度梯度值；W₁₁、W₂₁、W₁₂、W₂₂分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₁)、(x₁,y₂)、(x₂,y₂)点的温度梯度值所对应的权重，分别按如下公式计算：