一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法及系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)暴潮預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法及系統(tǒng)。 背景技術(shù) [0002] 風(fēng)暴潮是一種由強(qiáng)烈的大氣擾動(dòng)引起的海面異常升高的現(xiàn)象，可分為由熱帶氣旋引起的熱帶風(fēng)暴潮和由溫帶氣旋引起的溫帶風(fēng)暴潮。繼颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)之后接踵而來(lái)的風(fēng)暴潮通常會(huì)給沿海地區(qū)造成巨大災(zāi)難。風(fēng)暴潮如果與天文潮相互重疊，將引發(fā)特大潮災(zāi)；通過(guò)測(cè)量觀測(cè)風(fēng)暴潮達(dá)到預(yù)警水位來(lái)進(jìn)行預(yù)警時(shí)留給避災(zāi)的時(shí)間較短。 發(fā)明內(nèi)容 [0003] 本發(fā)明提供一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法及系統(tǒng)，解決相關(guān)技術(shù)中通過(guò)測(cè)量觀測(cè)風(fēng)暴潮達(dá)到預(yù)警水位來(lái)進(jìn)行預(yù)警時(shí)留給避災(zāi)的時(shí)間較短的技術(shù)問(wèn)題。 [0004] 本發(fā)明提供了一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法，包括以下步驟： [0005] 步驟Step1，在風(fēng)暴潮臨近時(shí)，獲取風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息和天文潮數(shù)據(jù)，天文潮數(shù)據(jù)包含未來(lái)每個(gè)時(shí)間周期的天文潮增水高度；對(duì)預(yù)測(cè)風(fēng)暴潮海域進(jìn)行無(wú)結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格化處理，對(duì)處理獲得的網(wǎng)格系統(tǒng)的網(wǎng)格進(jìn)行編號(hào)，網(wǎng)格的分辨率隨著與海岸的距離增大而降低，網(wǎng)格在垂向劃分為三個(gè)層，上層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息包括海流、溫度、鹽度、水質(zhì)、氣象，中層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息包括海流、溫度、鹽度、水質(zhì)，底層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息包括海底地形；將當(dāng)前時(shí)刻之前每個(gè)時(shí)間周期采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息與網(wǎng)格連接形成一個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括與網(wǎng)格一一對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，網(wǎng)格數(shù)據(jù)分為三個(gè)通道，分別存儲(chǔ)網(wǎng)格的上層、中層和底層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息； [0006] 步驟Step2，將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別輸入風(fēng)暴潮數(shù)值模擬模型中計(jì)算未來(lái)的時(shí)間周期的風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果包括未來(lái)N個(gè)時(shí)間周期的風(fēng)暴潮增水高度；風(fēng)暴潮數(shù)值模擬模型包括網(wǎng)格空間融合模塊和時(shí)序識(shí)別模塊，其中網(wǎng)格空間融合模塊分別對(duì)每個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在網(wǎng)格系統(tǒng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，獲得空間融合特征，然后將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理獲得的空間融合特征依次輸入時(shí)序識(shí)別模塊，輸入的先后順序與網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期的先后順序一致，時(shí)序識(shí)別模塊識(shí)別空間融合特征在時(shí)間長(zhǎng)的關(guān)聯(lián)性，獲得時(shí)序特征到輸出模塊，輸出模塊將時(shí)序特征映射到預(yù)測(cè)空間獲得風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果； [0007] 步驟Step3，根據(jù)風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果和天文潮數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算未來(lái)的時(shí)間周期的水位； [0008] 步驟Step4，根據(jù)未來(lái)的時(shí)間周期的水位來(lái)與警戒水位對(duì)比判斷是否發(fā)出風(fēng)暴潮警戒，發(fā)出風(fēng)暴潮警戒的條件是：未來(lái)的時(shí)間周期的水位大于警戒水位。 [0009] 進(jìn)一步地，風(fēng)暴潮警戒包含一個(gè)以上的級(jí)別，每個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)一個(gè)警戒水位，在未來(lái)的時(shí)間周期的水位大于對(duì)應(yīng)的警戒水位時(shí)發(fā)出對(duì)應(yīng)級(jí)別的風(fēng)暴潮警戒。 [0010] 進(jìn)一步地，應(yīng)用聚合網(wǎng)絡(luò)來(lái)作為網(wǎng)格空間融合模塊，聚合網(wǎng)絡(luò)為多層網(wǎng)絡(luò)，第 層的表達(dá)式如下： [0011] ； [0012] ：網(wǎng)格 在第 層的特征表示， 時(shí) ， 為網(wǎng)格 連接 的網(wǎng)格數(shù)據(jù)， 時(shí) ， 為網(wǎng)格 的表征特征，空間融合特征為所有網(wǎng)格 的表征特征的拼接， 為聚合網(wǎng)絡(luò)的總層數(shù)，取值為2至5； [0013] ：網(wǎng)格 在第 層的特征表示； [0014] ：從網(wǎng)格到網(wǎng)格的消息； [0015] ； [0016] ：消息計(jì)算函數(shù)； [0017] ：網(wǎng)格 在第 層的特征表示， 時(shí) ， 為網(wǎng)格連接的網(wǎng)格數(shù) 據(jù)； [0018] ：聚合函數(shù)； [0019] ：更新函數(shù)； [0020] ：網(wǎng)格 的鄰居網(wǎng)格的集合，網(wǎng)格 的鄰居網(wǎng)格是指與網(wǎng)格 的間隔的網(wǎng)格的數(shù)量小于3的網(wǎng)格。 [0021] 進(jìn)一步地，應(yīng)用LSTM、RNN、xLSTM作為時(shí)序識(shí)別模塊。 [0022] 進(jìn)一步地，應(yīng)用多層感知器作為輸出模塊，輸出模塊輸出一個(gè)向量，該向量的第r個(gè)分量的值表示未來(lái)的第r個(gè)周期的風(fēng)暴潮增水高度的標(biāo)幺值。 [0023] 本發(fā)明提供了一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)，包括： [0024] 多個(gè)固定的數(shù)據(jù)采集器、多個(gè)移動(dòng)的數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于執(zhí)行前述的風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法，移動(dòng)的數(shù)據(jù)采集器能夠被數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)控制來(lái)執(zhí)行風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息的采集的動(dòng)作； [0025] 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟來(lái)完成控制： [0026] 基于獲取的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息來(lái)進(jìn)行對(duì)象識(shí)別獲得特定的對(duì)象； [0027] 根據(jù)特定的對(duì)象關(guān)聯(lián)的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息和風(fēng)暴潮生成信息來(lái)生成第一結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)； [0028] 第一結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)維度，在第一個(gè)結(jié)構(gòu)維度上包含的基本結(jié)構(gòu)要素為特定的對(duì)象，特定的對(duì)象包括：監(jiān)控海域的分區(qū)、數(shù)據(jù)采集器、風(fēng)暴潮；在第二個(gè)結(jié)構(gòu)維度上包含的基本結(jié)構(gòu)要素為時(shí)序單元； [0029] 識(shí)別第一結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來(lái)獲取下一個(gè)時(shí)間周期的移動(dòng)的數(shù)據(jù)采集器的控制方案； [0030] 構(gòu)建第一結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的方法包括：

1.一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟Step1，在風(fēng)暴潮臨近時(shí)，獲取風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息和天文潮數(shù)據(jù)，天文潮數(shù)據(jù)包含未來(lái)每個(gè)時(shí)間周期的天文潮增水高度；對(duì)預(yù)測(cè)風(fēng)暴潮海域進(jìn)行無(wú)結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格化處理，對(duì)處理獲得的網(wǎng)格系統(tǒng)的網(wǎng)格進(jìn)行編號(hào)，網(wǎng)格的分辨率隨著與海岸的距離增大而降低，網(wǎng)格在垂向劃分為三個(gè)層，上層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息包括海流、溫度、鹽度、水質(zhì)、氣象，中層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息包括海流、溫度、鹽度、水質(zhì)，底層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息包括海底地形；將當(dāng)前時(shí)刻之前每個(gè)時(shí)間周期采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息與網(wǎng)格連接形成一個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括與網(wǎng)格一一對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，網(wǎng)格數(shù)據(jù)分為三個(gè)通道，分別存儲(chǔ)網(wǎng)格的上層、中層和底層采集的風(fēng)暴潮關(guān)聯(lián)信息； 步驟Step2，將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別輸入風(fēng)暴潮數(shù)值模擬模型中計(jì)算未來(lái)的時(shí)間周期的風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果包括未來(lái)N個(gè)時(shí)間周期的風(fēng)暴潮增水高度；風(fēng)暴潮數(shù)值模擬模型包括網(wǎng)格空間融合模塊和時(shí)序識(shí)別模塊，其中網(wǎng)格空間融合模塊分別對(duì)每個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在網(wǎng)格系統(tǒng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，獲得空間融合特征，然后將網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理獲得的空間融合特征依次輸入時(shí)序識(shí)別模塊，輸入的先后順序與網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期的先后順序一致，時(shí)序識(shí)別模塊識(shí)別空間融合特征在時(shí)間長(zhǎng)的關(guān)聯(lián)性，獲得時(shí)序特征到輸出模塊，輸出模塊將時(shí)序特征映射到預(yù)測(cè)空間獲得風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果； 步驟Step3，根據(jù)風(fēng)暴潮數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果和天文潮數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算未來(lái)的時(shí)間周期的水位； 步驟Step4，根據(jù)未來(lái)的時(shí)間周期的水位來(lái)與警戒水位對(duì)比判斷是否發(fā)出風(fēng)暴潮警戒，發(fā)出風(fēng)暴潮警戒的條件是：未來(lái)的時(shí)間周期的水位大于警戒水位。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法，其特征在于，風(fēng)暴潮警戒包含一個(gè)以上的級(jí)別，每個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)一個(gè)警戒水位，在未來(lái)的時(shí)間周期的水位大于對(duì)應(yīng)的警戒水位時(shí)發(fā)出對(duì)應(yīng)級(jí)別的風(fēng)暴潮警戒。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)暴潮臨近監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法，其特征在于，應(yīng)用聚合網(wǎng)絡(luò)來(lái)作為網(wǎng)格空間融合模塊，聚合網(wǎng)絡(luò)為多層網(wǎng)絡(luò)，第 層的表達(dá)式如下： ； ：網(wǎng)格 在第 層的特征表示， 時(shí) ， 為網(wǎng)格 連接的網(wǎng) 格數(shù)據(jù)， 時(shí) ， 為網(wǎng)格 的表征特征，空間融合特征為所有網(wǎng)格的表 征特征的拼接， 為聚合網(wǎng)絡(luò)的總層數(shù)，取值為2至5； ：網(wǎng)格 在第 層的特征表示； ：從網(wǎng)格到網(wǎng)格的消息； ；