【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种海上漂浮生物漂移追踪计算方法，属于海洋工程。
技术介绍
1、海岸工程取排水工程涉及诸多类型，其中，对取水安全最为关注的主要有海岸电厂工程及lng码头工程。典型的，对于海岸电厂而言，需通过取水口，抽取大量海水进行发电系统冷却，如果发生取水口被堵塞现象，可能造成取水效率降低、取水量不足等问题，也可能由于取水口抽取的水体中含有大量杂物引起输水管道堵塞或造成输水不畅等问题，这都可能给海岸电厂的安全稳定带来灾难性后果。而对于lng工程而言，同样需要通过取水口抽取大量海水进行加热，如果发生取水口或输水管道被漂浮生物堵塞等问题，可能降低取水效率，使得海水加热效率下降乃至停止加热，这可能使得lng工程运行中断甚至导致lng泄漏等严重事故。
2、而这类工程取水口往往位于近海区域。这些区域往往为海洋生物量富集区。其中，海洋漂浮生物如浒苔、海带等往往在特定季节于海岸带地区大量生长，并在海面或水体表中层随海洋动力四处漂移，轨迹难定。但诸如此类的海面漂浮物大量聚集于取水口附近时，极有可能造成取水口或输水管道堵塞等问题，继而使得海岸电厂工程发电系统过热乃至爆炸，或使得lng工程加热效率骤降，危及运营安全等。因而，规模较大的海岸电厂或lng工程往往需要对取水口周边海域的海上漂浮生物进行监测，但由于现阶段难以准确估算或预测漂浮生物的运动轨迹和趋势，使得此类工程往往难以做到对取水口安全进行准确预警，极大的提高了取水口安全问题的发生概率。
3、综上所述，需要海面漂浮生物的漂移追踪计算方法，以准确评估海上漂浮生物对取水口安全
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种海上漂浮生物漂移追踪计算方法，能够获取海上漂浮生物漂移追踪预测数值。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种海上漂浮生物漂移追踪计算方法，包括：
4、基于无人机定期拍摄获取的海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息，获取能够反映各海上漂浮生物群落分布范围及特征的漂浮生物栅格集模型的集合；
5、利用预获取的全球潮流模型和全球波浪场模型，模拟当前无人机拍摄时刻至下一次无人机拍摄时刻之间的全海域潮流场过程和波浪场过程，并根据取水口周边海域的精细模型的开边界位置，提取满足开边界时间和空间精度要求的潮位、流速、波高、波周期、波向数据时间系列；
6、利用预获取的当前无人机拍摄时刻至下一次无人机拍摄时刻之间的海上风场过程信息，以及提取到的满足开边界时间和空间精度要求的潮位、流速、波高、波周期、波向数据时间系列，驱动预构建的取水口周边海域的三维潮流、波浪数值模型，预测当前无人机拍摄时刻至下一次无人机拍摄时刻之间的全海域潮流场过程和波浪场过程；
7、将所述漂浮生物栅格集模型的集合输入至预构建的海上漂浮生物漂移追踪模型，并结合预获取的当前无人机拍摄时刻至下一次无人机拍摄时刻之间的海上风场过程信息，以及预测获取的当前无人机拍摄时刻至下一次无人机拍摄时刻之间的全海域潮流场过程和波浪场过程，获取海上漂浮生物漂移追踪预测数值。
8、进一步的，无人机定期拍摄获取海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息包括：
9、利用无人机定期升空对取水口周边海域进行影像拍摄；
10、对无人机拍摄到的影像进行海上漂浮生物电脑自动识别解译，并辅以人工辨别的方式，识别呈片状分布的海上漂浮生物群落；
11、根据影像获取海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息。
12、进一步的，无人机拍摄影像的范围涵盖取水口周边δkm×δkm海域，其中，δ的计算公式为：
13、δ＝t×u/2
14、其中，t为无人机定期升空对取水口周边海域进行影像拍摄的时间间隔，u为取水口周边海域水流平均流速。
15、进一步的，基于无人机定期拍摄获取的海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息，获取能够反映各海上漂浮生物群落分布范围及特征的漂浮生物栅格集模型的集合包括：
16、对无人机定期拍摄获取的海上漂浮生物群落的分布形状范围信息进行比选，对分布形状范围超过取水口面积0.5倍的海上漂浮生物群落进行标识；
17、对各标识过的海上漂浮生物群落进行栅格剖分；
18、在剖分后的栅格内布置漂浮生物的栅格集模型，并标记漂浮生物栅格集模型中心坐标信息，形成能够反映各海上漂浮生物群落分布范围及特征的漂浮生物栅格集模型的集合。
19、进一步的，所述海上漂浮生物漂移追踪模型为：
20、
21、其中，xi、xi-1为i、i-1时刻的x向位移，yi、yi-1为i、i-1时刻的y向位移，α为比例系数，为i时刻海面处风速，为i时刻海面的水流流速，δt为计算时间步长。
22、进一步的，确定比例系数α包括：
23、对研究区域的海上漂浮生物进行取样并进行分类；
24、对海上漂浮生物的分类及试验环境工况进行排列组合，获取若干试验工况；
25、根据各试验工况，将海上漂浮生物放置于试验水槽中进行试验；
26、测量获取各试验工况下海上漂浮生物在试验时间内的漂移距离、沿程平均水流流速和沿程平均风速；
27、根据各试验工况下海上漂浮生物在试验时间内的漂移距离、沿程平均水流流速和沿程平均风速，计算获取各试验工况下相应的比例系数；
28、以沿程平均水流流速为横坐标，以沿程平均风速为纵坐标，以比例系数为垂向坐标，利用多元拟合法，获取比例系数随沿程平均水流流速和沿程平均风速的变化式。
29、进一步的，各试验工况下相应的比例系数的计算公式为：
30、
31、其中，α为比例系数，δx为海上漂浮生物在试验时间内的漂移距离，δτ为试验时间，ucurrent为沿程平均水流流速，uair为沿程平均风速。
32、进一步的，比例系数随沿程平均水流流速和沿程平均风速的变化式为：
33、α＝a(uair)b(ucurrent)c
34、其中，α为比例系数，ucurrent为沿程平均水流流速，uair为沿程平均风速，a、b、c为待定系数，a、b、c根据各试验工况下相应的比例系数，以及各试验工况下相应的沿程平均水流流速和沿程平均风速，进行多元拟合获取。
35、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
36、本专利技术提供的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，根据漂浮生物类型、研究海域的气象要素、水动力要素等参数，直接追踪和预测不同时刻、不同初始位置的海上漂浮生物在经过不同时间段之后的漂移位置及漂移速度，并评估预测抵达取水口或某敏感区域的时间及路径、可能性等，解决了取水口或敏感区域受海上漂浮物不利影响难以快速提前预测及评估的问题，也为海上漂浮物可能对取水口或敏感区域产生不利影响进行提前预警和提升应急反应时间提供了必要的技术支撑，具有很强的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，无人机定期拍摄获取海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息包括：
3.根据权利要求2所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，无人机拍摄影像的范围涵盖取水口周边Δkm×Δkm海域，其中，Δ的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，基于无人机定期拍摄获取的海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息，获取能够反映各海上漂浮生物群落分布范围及特征的漂浮生物栅格集模型的集合包括：
5.根据权利要求1所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，所述海上漂浮生物漂移追踪模型为：
6.根据权利要求5所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，确定比例系数α包括：
7.根据权利要求6所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，各试验工况下相应的比例系数的计算公式为：
8.根据权利要求6所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，
...【技术特征摘要】
1.一种海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，无人机定期拍摄获取海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息包括：
3.根据权利要求2所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，无人机拍摄影像的范围涵盖取水口周边δkm×δkm海域，其中，δ的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的海上漂浮生物漂移追踪计算方法，其特征在于，基于无人机定期拍摄获取的海上漂浮生物群落的位置坐标信息和分布形状范围信息，获取能够反映...
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