[发明专利]一种海洋旋涡演化分析方法、装置、设备及可读存储介质

说明书

本发明提供了一种海洋旋涡演化分析方法、装置、设备及可读存储介质，涉及海洋信息技术技术领域，包括构建海洋旋涡流程模型；提取海洋旋涡演化过程中的关键事件,根据旋涡检测方法和追踪方法，识别海洋旋涡并进行追踪；根据识别后的所述海洋旋涡和所述关键事件，确定海洋旋涡演化周期内的所有关键事件，利用循环神经网络和长短期记忆人工神经网络相结合的模型，生成海洋旋涡演化的关键性分析结果。本发明的有益效果为使用原位可视化来处理大规模流场中的模拟分析；可以实时生成高精度的涡旋流线结构，并支持不同海洋区域、不同尺度的涡旋统计分析和跟踪分析；证明了系统的效率和有效性；可以帮助专家跟踪和分析海洋涡旋的演化。

技术领域

本发明涉及海洋信息技术技术领域，具体而言，涉及海洋旋涡演化分析方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

涡旋是海洋模拟中的重要研究对象之一。海洋中尺度涡旋的直径通常在几十到几百千米之间。海洋涡旋的传输往往持续数月，并在热量、盐分、生物材料和能量的运输中发挥重要作用。其中，涡旋分析是海洋流场数据分析的关键步骤，可视化常用的方法之一。

目前，大规模流场数据和涡旋的时间序列导致需要分析的涡旋数据规模巨大。专家需要从大规模涡旋数据中获取结构化的小规模信息，例如特定涡旋的结构特征。它们之间的差距使得用户即使使用高性能GPU进行计算也很难获得所需的涡旋追踪信息。此外，现有的可视化方案无法将大规模向量化的数据转换为可用的信息集，从而需要对大规模数据进行压缩。总的来说，大尺度海洋涡旋演化分析面临以下挑战：海洋涡旋数据的时序性和小尺度信息之间存在巨大差距；从向量化数据到结构化信息的端到端可视化分析需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋旋涡演化分析方法、装置、设备及可读存储介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种海洋旋涡演化分析方法，包括：

提取海洋旋涡历史样本库中的流程信息，构建海洋旋涡流程模型；

利用启发式工作流算法对所述海洋旋涡流程模型进行挖掘，提取海洋旋涡演化过程中的关键事件，所述关键事件包括海洋旋涡的合并、分裂、产生和消亡；

将获取到的海洋流场数据输入至预设的高性能计算集群进行分析,根据旋涡检测方法和追踪方法，识别海洋旋涡并进行追踪；

根据识别后的所述海洋旋涡和所述关键事件，确定海洋旋涡演化周期内的所有关键事件，并存储所有所述关键事件的时间点及其所述时间点前后时刻的高精度流线图像；

根据所述高精度流线图像和所有所述关键事件的类型，利用循环神经网络和长短期记忆人工神经网络相结合的模型，生成海洋旋涡演化的关键性分析结果。

第二方面，本申请还提供了一种海洋旋涡演化分析装置，包括提取模块、挖掘模块、识别模块、确定模块和生成模块，其中：

提取模块:用于提取海洋旋涡历史样本库中的流程信息，构建海洋旋涡流程模型；

挖掘模块:用于利用启发式工作流算法对所述海洋旋涡流程模型进行挖掘，提取海洋旋涡演化过程中的关键事件，所述关键事件包括海洋旋涡的合并、分裂、产生和消亡；

识别模块:用于将获取到的海洋流场数据输入至预设的高性能计算集群进行分析,根据旋涡检测方法和追踪方法，识别海洋旋涡并进行追踪；

确定模块:用于根据识别后的所述海洋旋涡和所述关键事件，确定海洋旋涡演化周期内的所有关键事件，并存储所有所述关键事件的时间点及其所述时间点前后时刻的高精度流线图像；

生成模块:用于根据所述高精度流线图像和所有所述关键事件的类型，利用循环神经网络和长短期记忆人工神经网络相结合的模型，生成海洋旋涡演化的关键性分析结果。

第三方面，本申请还提供了一种海洋旋涡演化分析设备，包括：