一种海浪数据融合修正方法、系统、电子设备及存储介质与流程

专利2026-02-02  19


本技术涉及海浪数据融合领域,尤其涉及一种海浪数据融合修正方法、系统、电子设备及存储介质。


背景技术:

1、资料同化技术是利用数值模式作为动力学强迫,从时空分布不均匀的观测资料中依据动力系统的自身演变规律来确定系统状态的最优估计。20世纪80年代后期,大气科学领域提出了利用数值天气预报中的资料同化技术来恢复长期历史气候记录的新方法,即利用数据同化系统把各种来源与类型的观测资料和数值天气预报产品进行融合。这形成了最初的大气再分析资料,随后,美国、欧洲和日本相继开始了全球海洋观测资料再分析计划。海洋观测资料再分析也是利用先进数值模式和资料同化系统,将各种类型与来源的历史观测资料进行统一和协调的客观分析过程。海洋再分析产品是利用同化系统将动力数值模型与多源观测数据有机结合的产物,因此集成了数值模拟和观测的优点:时空连续、具有相对较高的时空分辨率,且能够形成深层海洋的连续资料,一定程度上弥补了深层海洋观测资料稀缺的不足。海洋再分析数据产品一方面可以作为诊断资料,广泛用于海洋动力学研究和海洋在气候变化中的探究,另一方面可以为海洋短期数值预报和气候预测提供初始场。

2、目前,随着海洋观测资料的不断丰富,海洋数据同化技术的发展,针对近海的自主可控的高分辨率海浪再分析数据还是空白。因此,亟需提出一种基于现有丰富的海洋观测数据等开发高精度的海浪融合数据,供海上环境评估使用。


技术实现思路

1、本技术提供一种海浪数据融合修正方法、系统、电子设备及存储介质,以至少解决现有技术没有基于丰富的海洋观测数据等开发高精度的海浪融合数据,进而使得不能够准确评估海上环境的技术问题。

2、本技术第一方面实施例提出一种海浪数据融合修正方法,所述方法包括:

3、获取待融合海浪模式预报格点的有效波高值、所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据和所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值;

4、确定各观测点的海浪波高融合权重因子;

5、根据所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据、所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值和所述各观测点的海浪波高融合权重因子对所述待融合海浪模式预报格点的有效波高值进行修正,得到待融合海浪模式预报格点的海浪融合波高值。

6、优选的,所述预设半径的确定过程包括:

7、获取多个初始半径,并进行同化实验;

8、基于同化实验结果确定各初始半径对应的海浪有效波高值预测精度;

9、将多个初始半径从左到右按照预测精度从高到低的顺序排列,形成半径序列;

10、将半径序列中左侧的第一个值作为预设半径。

11、优选的,所述各观测点的海浪波高融合权重因子的计算式如下:

12、

13、式中,wi为观测点i的海浪波高融合权重因子,为待融合海浪模式预报格点k与观测点的误差协方差,为观测点i与观测点j的背景误差协方差,为观测点i与观测点j的观测误差协方差,λi为观测点i的误差标准偏差和初始误差标准偏差的比率,λj为观测点j的误差标准偏差和初始误差标准偏差的比率,n为预设半径内的观测点总数。

14、进一步的,所述观测点i与观测点j的背景误差协方差的计算式如下:

15、

16、式中,n为时间步长,bi(t)为观测点i在t时刻的海浪波高背景场值,为观测点i的海浪波高背景场值的均值,bj(t)为观测点j在t时刻的海浪波高背景场值,为观测点j的海浪波高背景场值的均值;

17、所述观测点i与观测点j的观测误差协方差的计算式如下:

18、

19、式中,oi(t)为观测点i在t时刻的海浪波高观测值,oi为观测点i的海浪波高观测值的均值,oj(t)为观测点j在t时刻的海浪波高观测值,为观测点j的海浪波高观测值的均值;

20、所述观测点i的误差标准偏差和初始误差标准偏差的比率的计算式如下:

21、

22、式中,为观测点i的观测误差标准偏差,为观测点i的背景误差标准偏差;

23、所述观测点j的误差标准偏差和初始误差标准偏差的比率的计算式如下:

24、

25、式中,为观测点j的观测误差标准偏差,为观测点j的背景误差标准偏差。

26、进一步的,所述待融合海浪模式预报格点的海浪融合波高值的计算式如下:

27、

28、式中,ak为待融合海浪模式预报格点k的海浪融合波高值,fk为待融合海浪模式预报格点k的有效波高值,fi为观测点i对应的数值模式格点有效波高值。

29、本技术第二方面实施例提出一种海浪数据融合修正系统,包括:

30、获取模块,用于获取待融合海浪模式预报格点的有效波高值、所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据和所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值;

31、第一确定模块,用于确定各观测点的海浪波高融合权重因子;

32、融合修正模块,用于根据所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据、所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值和所述各观测点的海浪波高融合权重因子对所述待融合海浪模式预报格点的有效波高值进行修正,得到待融合海浪模式预报格点的海浪融合波高值。

33、优选的,所述系统还包括:第二确定模块;

34、所述第二确定模块,用于:

35、获取多个初始半径,并进行同化实验;

36、基于同化实验结果确定各初始半径对应的海浪有效波高值预测精度;

37、将多个初始半径从左到右按照预测精度从高到低的顺序排列,形成半径序列;

38、将半径序列中左侧的第一个值作为预设半径。

39、优选的,所述各观测点的海浪波高融合权重因子的计算式如下:

40、

41、式中,wi为观测点i的海浪波高融合权重因子,为待融合海浪模式预报格点k与观测点的误差协方差,为观测点i与观测点j的背景误差协方差,为观测点i与观测点j的观测误差协方差,λi为观测点i的误差标准偏差和初始误差标准偏差的比率,λj为观测点j的误差标准偏差和初始误差标准偏差的比率,n为预设半径内的观测点总数。

42、本技术第三方面实施例提出一种电子设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时,实现如第一方面实施例所述的方法。

43、本技术第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。

44、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果:

45、本技术提出了一种海浪数据融合修正方法、系统、电子设备及存储介质,其中所述方法包括:获取待融合海浪模式预报格点的有效波高值、所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据和所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值;确定各观测点的海浪波高融合权重因子;根据所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据、所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值和所述各观测点的海浪波高融合权重因子对所述待融合海浪模式预报格点的有效波高值进行修正,得到待融合海浪模式预报格点的海浪融合波高值。本技术提出的技术方案,提高了海浪波高数据融合的精度。

46、本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


技术特征:

1.一种海浪数据融合修正方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设半径的确定过程包括:

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述各观测点的海浪波高融合权重因子的计算式如下:

4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述观测点i与观测点j的背景误差协方差的计算式如下:

5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述待融合海浪模式预报格点的海浪融合波高值的计算式如下:

6.一种海浪数据融合修正系统,其特征在于,所述系统包括:

7.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:第二确定模块;

8.如权利要求6所述的系统,其特征在于,所述各观测点的海浪波高融合权重因子的计算式如下:

9.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时,实现如权利要求1-5任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一所述的方法。


技术总结
本申请提出一种海浪数据融合修正方法、系统、电子设备及存储介质,所述方法包括:获取待融合海浪模式预报格点的有效波高值、所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据和所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值;确定各观测点的海浪波高融合权重因子;根据所述待融合海浪模式预报格点的预设半径内多个观测点的海浪波高卫星观测数据、所述多个观测点对应的数值模式格点有效波高值和所述各观测点的海浪波高融合权重因子对所述待融合海浪模式预报格点的有效波高值进行修正,得到待融合海浪模式预报格点的海浪融合波高值。本申请提出的技术方案,提高了海浪波高数据融合的精度。

技术研发人员:胡旭嘉,吕睿,曾崇济,尹铁男,李飒,曾晓伟,陈建维,胡伟雄
受保护的技术使用者:华能广东汕头海上风电有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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