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专利号: 2024103983484
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于卫星遥感技术的海域监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

获取海域历史数据以及海域实时数据,所述海域历史数据包括海域的历史叶绿素浓度数据、历史海表温度数据、历史海表高度数据、历史海表风速数据,所述海域实时数据包括海域的实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值;

基于海域历史数据计算海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值以及海域状态阈值指标;

基于海域实时数据计算海域实时状态指标,并判断海域实时状态指标是否符合海域状态阈值指标;

若是,则继续进行监测;

若否,则将实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值分别与海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值进行比较,并根据比较结果采取措施;

将实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值分别与海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值进行比较,并根据比较结果采取措施具体为:读取实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值、海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值;

分别判断实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值与海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值的差异;

若实时叶绿素浓度值高于叶绿素浓度高阈值,则向系统发送限制指令,所述限制指令具体为使工作人员去对海域内的渔业活动进行限制,以减少渔业活动;

若实时叶绿素浓度值低于叶绿素浓度低阈值,则向系统发送调查指令,所述调查指令具体为使工作人员去对海域进行水质调查,以确定缺乏的养分类型,并对海域进行养分补给;

若实时海表温度值高于海表温度高阈值,则向系统发送限制指令,所述限制指令具体为使工作人员去对海域内的渔业活动进行限制,以减少渔业活动;

若实时海表温度值低于海表温度低阈值,则向系统发送第一监测指令,所述第一监测指令具体为使工作人员去对海域内的生物的迁移情况进行调查,并同时调整捕捞策略;

若实时海表高度值高于海表高度高阈值,则向系统发送第一预警指令,所述第一预警指令具体为使工作人员去对海域内的存在的船只发送风暴潮预警,并提醒船只采取避难措施;

若实时海表高度值低于海表高度低阈值,则向系统发送第二监测指令,所述第二监测指令具体为使工作人员监测海域内的潮汐变化,确保导航的可行性,防范低潮对船只和航运的潜在影响;

若实时海表风速值高于海表风速高阈值,则向系统发送第二预警指令,所述第二预警指令具体为使工作人员去对海域内的存在的船只发送风暴警报,并提醒船只回港避风;

若实时海表风速值低于海表风速低阈值,则向系统发送提醒指令,所述提醒指令具体为使工作人员去提醒海域内的存在的船只小心低风速对导航和控制造成的影响;

计算海域状态阈值指标以及海域实时状态指标的公式如下:

其中, 为海域状态阈值指标, 为由海域的历

史叶绿素浓度数据计算得出的历史叶绿素浓度均值, 为由海域的历史海表温度数据计算得出的历史海表温度均值, 为由海域的历史海表高度数据计算得出的历史海表高度均值, 为由海域的历史海表风速数据计算得出的历史海表风速均值, 为 的权重值、 为 的权重值、 为 的权重值、 为 的权重值, 为海域实时状态指标, 为实时叶绿素浓度值, 为实时海表温度值, 为实时海表高度值, 为实时海表风速值, 为 的权重值, 为 的权重值, 为 的权重值, 为的权重值;

计算海域状态阈值指标以及海域实时状态指标的逻辑分别如下:

读取海域的历史叶绿素浓度数据、历史海表温度数据、历史海表高度数据、历史海表风速数据并分别计算得出历史叶绿素浓度均值、历史海表温度均值、历史海表高度均值、历史海表风速均值;

将历史叶绿素浓度均值、历史海表温度均值、历史海表高度均值、历史海表风速均值进行求和计算,得到历史和值;

读取历史叶绿素浓度均值、历史海表温度均值、历史海表高度均值、历史海表风速均值并分别与历史和值进行比值计算,并将比值结果作为权重值;

基于历史叶绿素浓度均值、历史海表温度均值、历史海表高度均值、历史海表风速均值以及权重值进行加权计算,得到海域状态阈值指标;

读取海域的实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值并进行求和计算,得到实时和值;

将海域的实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值分别与实时和值进行比值计算,并将比值结果作为权重值;

基于海域的实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值以及权重值进行加权计算,得到海域实时状态指标。

2.根据权利要求1所述的基于卫星遥感技术的海域监测方法,其特征在于,海域的叶绿素浓度阈值包括叶绿素浓度高阈值以及叶绿素浓度低阈值,计算海域的叶绿素浓度高阈值、叶绿素浓度低阈值的具体过程如下:读取海域的历史叶绿素浓度数据并进行预处理;

将预处理之后的海域的历史叶绿素浓度数据按照相同的时间间隔进行划分,获得历史每天的每个时间点的历史叶绿素浓度值;

将历史每天的各时间点的历史叶绿素浓度值按照降序排列,获得历史每天的历史叶绿素浓度最大值与历史叶绿素浓度最小值;

读取历史每天的历史叶绿素浓度最大值与历史叶绿素浓度最小值并分别结合调和均值法以及几何均值法进行综合计算,分别获得海域的叶绿素浓度高阈值、叶绿素浓度低阈值,其计算公式如下: ;其中, 为叶绿素浓度高阈值,为历史叶绿素浓度数据中第 天的历史叶绿素浓度最大值, 为叶绿素浓度低阈值, 为历史叶绿素浓度数据中第 天的历史叶绿素浓度最小值, ,为历史叶绿素浓度数据中划分的总天数。

3.根据权利要求2所述的基于卫星遥感技术的海域监测方法,其特征在于,海域的海表温度阈值包括海表温度高阈值以及海表温度低阈值,计算海域的海表温度高阈值、海表温度低阈值的具体过程如下:按照相同的时间间隔对海域的历史海表温度数据进行划分,获得历史每天的每个时间点的历史海表温度值;

将历史每天的各时间点的历史海表温度值按照升序排列,获得历史每天的历史海表温度最大值;

为历史每天的历史海表温度最大值分别赋予权重值;

基于历史每天的历史海表温度最大值、权重值进行加权计算,得到海域的海表温度高阈值;

选取排列队伍的中间值作为历史每天的历史海表温度中位值;

读取历史每天的历史海表温度中位值、小于历史海表温度中位值的历史海表温度值进行综合计算,得到海域的海表温度低阈值;

其中,计算海域的海表温度高阈值、海表温度低阈值的公式分别如下:

;其中, 为海表温度高阈值, 为历史海

表温度数据中第 天的历史海表温度最大值, 为历史海表温度数据中第 天的历史海表温度最大值的权重值, 为海表温度低阈值, 为历史海表温度数据中第 天的历史海表温度中位值, 历史海表温度数据中第 天中第 个小于历史海表温度中位值的历史海表温度值, , 为历史海表温度数据中划分的总天数,, 为大于历史海表温度中位值的历史海表温度值的总个数。

4.根据权利要求3所述的基于卫星遥感技术的海域监测方法,其特征在于,海域的海表高度阈值包括海表高度高阈值以及海表高度低阈值,计算海域的海表高度高阈值、海表高度低阈值的具体过程如下:读取海域的历史海表高度数据,并从海域的历史海表高度数据中随机挑选若干天的历史海表高度数据;

按照相同的时间间隔对挑选的若干天的历史海表高度数据进行划分,获得历史每天的每个时间点的历史海表高度值;

将历史每天的各时间点的历史海表高度值按照降序排列,获得历史每天的历史海表高度最大值与历史海表高度最小值;

读取历史每天的历史海表高度最大值与历史海表高度最小值并分别结合几何均值法以及移动指数均值法进行综合计算,分别获得海域的海表高度高阈值、海表高度低阈值,其计算公式如下: ;其中, 为海表高度高阈值,为历史海表高度数据中第 天的历史海表高度最大值, 为海表高度低阈值,为历史海表高度数据中第 天的历史海表高度最小值, 为历史海表高度数据中第 天的历史海表高度最小值, 、 分别是 、 的比例系数,, 为历史海表高度数据中随机挑选的总天数。

5.根据权利要求4所述的基于卫星遥感技术的海域监测方法,其特征在于,海域的海表风速阈值包括海表风速高阈值以及海表风速低阈值,计算海域的海表风速高阈值、海表风速低阈值的具体过程如下:读取海域的历史海表风速数据并进行预处理;

基于预处理之后的海域的历史海表风速数据,按照相同的时间间隔进行划分,获得历史每天的每个时间点的历史海表风速值;

将历史每天的各时间点的历史海表风速值按照升序排列,获得历史每天的历史海表风速最大值;

选取排列队伍的出现次数最多的历史海表风速值,作为历史每天的历史海表风速众数值;

读取历史每天的历史海表风速众数值、大于历史海表风速众数值的历史海表风速值进行综合计算,得到海域的海表风速高阈值;

基于历史每天的历史海表风速最小值进行均值计算,获得海域的海表风速低阈值;

其中,计算海域的海表风速低阈值、海表风速低阈值的公式分别如下:

;其中, 为海表风速低阈值, 为历史海表

风速数据中第 天的历史海表风速最小值, 为海表风速高阈值, 为历史海表风速数据中第 天的历史海表风速众数值, 历史海表风速数据中第 天中第 个大于历史海表风速众数值的历史海表风速值, , 为历史海表风速数据中划分的总天数, , 大于历史海表风速众数值的历史海表风速值的总个数。

6.基于卫星遥感技术的海域监测系统,应用权利要求1‑5任意一项所述的基于卫星遥感技术的海域监测方法,其特征在于,包括:数据获取子系统、数据处理与计算子系统、状态判断子系统、控制与指令生成子系统、预警与控制生成模块、通信与反馈子系统;

所述数据获取子系统,用于负责获取海域历史数据和海域实时数据;

所述数据处理与计算子系统,用于对获取的海域历史数据和海域实时数据进行处理和计算,生成相应的阈值指标;

所述状态判断子系统,用于判断海域的实时状态指标是否符合设定的阈值指标;

所述控制与指令生成子系统,用于根据阈值比较的结果生成相应的控制指令;

所述预警与控制生成模块,根据实时状态与阈值比较结果生成相应的控制指令,根据实时状态与阈值比较结果生成相应的控制指令具体为:读取实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值、海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值,分别判断实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值与海域的叶绿素浓度阈值、海表温度阈值、海表高度阈值、海表风速阈值的差异,若实时叶绿素浓度值高于叶绿素浓度高阈值,则向系统发送限制指令,所述限制指令具体为使工作人员去对海域内的渔业活动进行限制,以减少渔业活动,若实时叶绿素浓度值低于叶绿素浓度低阈值,则向系统发送调查指令,所述调查指令具体为使工作人员去对海域进行水质调查,以确定缺乏的养分类型,并对海域进行养分补给,若实时海表温度值高于海表温度高阈值,则向系统发送限制指令,所述限制指令具体为使工作人员去对海域内的渔业活动进行限制,以减少渔业活动,若实时海表温度值低于海表温度低阈值,则向系统发送第一监测指令,所述第一监测指令具体为使工作人员去对海域内的生物的迁移情况进行调查,并同时调整捕捞策略,若实时海表高度值高于海表高度高阈值,则向系统发送第一预警指令,所述第一预警指令具体为使工作人员去对海域内的存在的船只发送风暴潮预警,并提醒船只采取避难措施,若实时海表高度值低于海表高度低阈值,则向系统发送第二监测指令,所述第二监测指令具体为使工作人员监测海域内的潮汐变化,确保导航的可行性,防范低潮对船只和航运的潜在影响,若实时海表风速值高于海表风速高阈值,则向系统发送第二预警指令,所述第二预警指令具体为使工作人员去对海域内的存在的船只发送风暴警报,并提醒船只回港避风,若实时海表风速值低于海表风速低阈值,则向系统发送提醒指令,所述提醒指令具体为使工作人员去提醒海域内的存在的船只小心低风速对导航和控制造成的影响;

所述通信与反馈子系统,用于负责与相关机构、船只进行通信,提供监测结果和预警信息。

7.根据权利要求6所述的基于卫星遥感技术的海域监测系统,其特征在于,所述数据处理与计算子系统包括:数据预处理模块、叶绿素浓度阈值计算模块、海表温度阈值计算模块、海表高度阈值计算模块、海表风速阈值计算模块、海域状态指标计算模块;

所述数据预处理模块,用于对获取的海域历史数据进行清洗和处理;

所述叶绿素浓度阈值计算模块,用于根据海域的历史叶绿素浓度数据计算叶绿素浓度高阈值、叶绿素浓度低阈值、历史叶绿素浓度均值;

所述海表温度阈值计算模块,用于根据海域的历史海表温度数据计算海表温度高阈值、海表温度低阈值、历史海表温度均值;

所述海表高度阈值计算模块,用于根据海域的历史海表高度数据计算海表高度高阈值、海表高度低阈值、历史海表高度均值;

所述海表风速阈值计算模块,用于根据海域的历史海表风速数据计算海表风速高阈值、海表风速低阈值、历史海表风速均值;

所述海域状态指标计算模块,用于根据历史叶绿素浓度均值、历史海表温度均值、历史海表高度均值、历史海表风速均值计算海域状态阈值指标,根据实时叶绿素浓度值、实时海表温度值、实时海表高度值、实时海表风速值计算海域实时状态指标。