【技术实现步骤摘要】
本申请涉及环境预报，特别是涉及一种轻量化船载海洋环境预报方法、系统和船载终端。
技术介绍
1、及时准确的海洋环境要素预报是保障海上船舶安全航行的基础。目前国内海上船舶获取海洋环境预报的途径主要有两大类，其中商业运输类船舶主要是通过购买商业气象导航服务，公务及科考船舶则是通过国家相关海洋气象预报部门提供的预报保障服务获取。
2、商业气象导航服务是一类较为成熟的保障方式，其海洋环境预报产品主要是针对预先设定的航线制作，预报产品的内容和形式较为固定，以邮件的方式通过海事卫星发送至保障船舶。国家海洋气象预报部门一般是向公务和科考船舶发送在陆上制作完成的海洋环境预报产品，预报产品主要针对船舶所在海域或者是预先设定的航线，产品内容可能会由于船舶航行计划改变而变化，一般需要船舶和陆上定时沟通，而通过海事卫星发往船上的预报产品会由相关负责人员使用和解释，从而实现预报保障服务。
3、当前主流的海洋大气预报方式还是数值预报方法，国家海洋和气象预报部门向公务及科考船舶提供的预报保障产品也是基于数值模式预报结果进行加工制作完成的；其业务流程是先从互联网获取数值模式的初始预报场，然后将初始场数据和其他观测数据读取处理后输入到数值模式中，经过模式的积分计算得出某个区域的预报结果，再对预报结果进行图形化等方式的后处理得到可以使用的预报产品。这个过程依据大型计算机(机群)的计算能力不同其所需时间也大不相同，一般需要1-2个小时，如果对预报结果空间分辨率要求较高，数值模式还需要进行区域网格嵌套，整个计算时间会增加至2-3个小时。另外，目前
4、另外，制作好的预报产品一般是以图片形式展示船舶所在海域或者计划航线上的海洋环境要素，产品形式较为单一、内容也相对固定。虽然现在也可以通过卫星传输的方式将数值模式计算的区域预报数据结果发送至船舶，再由船端的显示系统完成数据解析和展示，但预报数据一般会经过精简抽稀和压缩，数据分辨率和精确度会明显降低，而且预报区域也都是固定的，不能做到自主灵活定制。
技术实现思路
1、本申请提供一种轻量化船载海洋环境预报方法、系统和船载终端，旨在解决现有的海上船舶获取海洋环境预报方式时效较差、数据下载量较大、不可自主定制的技术问题。
2、第一方面，一种轻量化船载海洋环境预报方法，应用于船载终端，所述船载终端部署在公务或科考船舶上，所述方法包括：
3、向部署在岸基的云服务器发送数据请求指令；
4、在所述云服务器根据所述数据请求指令将最新的初始风场预报数据切分、压缩、封装成数据包后，接收所述云服务器发来的初始风场预报数据包；
5、对所述初始风场预报数据包进行解码，并将所述初始风场预报数据包转码为预设格式，得到转码后的初始风场预报数据；
6、将所述初始风场预报数据输入到预先训练好的风场推理模型中，输出优化的目标风场预报数据；
7、利用风浪关系经验公式，根据优化后的目标风场预报数据生成相应初始海浪场数据；
8、将所述初始海浪场数据输入到预先训练好的浪场推理模型中，输出目标海浪场预报数据。
9、可选地，所述数据请求指令包括区域信息、要素信息、预报时长信息、时空分辨率信息。
10、可选地，所述风场推理模型利用残差网络模型训练得到，所述浪场推理模型利用长短期卷积网络模型训练得到。
11、进一步可选地，所述风场推理模型的训练过程包括：
12、收集全球或海区的历史风场观测数据和相应风场预报数据；
13、对所述历史风场观测数据和相应风场预报数据进行时空融合处理形成实况分析集；
14、根据预设比例将所述实况分析集划分为训练集、验证集和测试集；
15、利用所述训练集对残差网络模型进行训练，得到风场推理模型；在训练过程中，通过优化算法不断调整残差网络模型的模型参数；
16、利用所述验证集对所述风场推理模型进行评估，并根据评估结果对所述风场推理模型进行调优。
17、进一步可选地，所述浪场推理模型的训练过程包括：
18、收集全球或海区的历史浪场观测数据和相应浪场预报数据；
19、对所述历史浪场观测数据和相应浪场预报数据进行时空融合处理形成实况分析集；
20、根据预设比例将所述实况分析集划分为训练集、验证集和测试集；
21、利用所述训练集对长短期卷积网络模型进行训练，得到浪场推理模型；在训练过程中，通过优化算法不断调整长短期卷积网络模型的模型参数；
22、利用所述验证集对所述浪场推理模型进行评估，并根据评估结果对所述浪场推理模型进行调优。
23、可选地，所述风浪关系经验公式通过对风场观测数据和海浪场观测数据进行拟合得到。
24、可选地，所述方法还包括：
25、基于所述目标风场预报数据和目标海浪场预报数据，根据预先设定的绘图参数，绘制并输出多种格式的风浪预报产品。
26、第二方面，一种轻量化船载海洋环境预报系统，包括预报数据云服务系统和船载智能预报系统，所述预报数据云服务系统运行于部署在岸基的云服务器上，所述船载智能预报系统运行于部署在公务或科考船舶上的船载终端上；
27、所述预报数据云服务系统包括数据获取存档模块、数据请求应答模块和数据切分封装模块；所述船载智能预报系统包括数据获取子系统和风浪智能预报子系统，所述数据获取子系统包括数据定制请求模块和数据解码转码模块，所述风浪智能预报子系统包括风场智能推理计算模块、海浪初始场预处理模块、浪场智能推理计算模块；
28、所述数据获取存档模块用于定时监听、扫描国内外主流预报机构的数据服务器，从所述国内外主流预报机构的数据服务器中获取最新的初始风场预报数据并存档；所述数据请求应答模块用于接收所述船载终端发来的数据请求指令；所述数据切分封装模块用于根据所述数据请求指令将最新的初始风场预报数据切分、压缩、封装成数据包，并将初始风场预报数据包发送给所述船载终端；
29、所述数据定制请求模块用于向所述云服务器发送数据请求指令；所述数据解码转码模块用于接收所述云服务器发来的初始风场预报数据包，对所述初始风场预报数据包进行解码，并将所述初始风场预报数据包转码为预设格式，得到转码后的初始风场预报数据；所述风场智能推理计算模块用于将所述初始风场预报数据输入到预先训练好的风场推理模型中，输出优化的目标风场预报数据；所述海浪初始场预处理模块用于利用风浪关系经验公式，根据优化后的目标风场预报数据生成相应初始海浪场数据；所述浪场智能推理计算模块用于将所述初始海浪场数据输入到预先训练好的浪场推理模型中，输出目标海浪场预报数据。
30、可选地，所述风浪智能预报子系统还包括预报要素绘图模块，所述预报要素绘图模块用于基于所述目标风场预报数据和目标海浪场预报本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，应用于船载终端，所述船载终端部署在公务或科考船舶上，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述数据请求指令包括区域信息、要素信息、预报时长信息、时空分辨率信息。
3.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述风场推理模型利用残差网络模型训练得到，所述浪场推理模型利用长短期卷积网络模型训练得到。
4.根据权利要求3所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述风场推理模型的训练过程包括：
5.根据权利要求3所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述浪场推理模型的训练过程包括：
6.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述风浪关系经验公式通过对风场观测数据和海浪场观测数据进行拟合得到。
7.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种轻量化船载海洋环境预报系统，其特征在于，包括预报数据云服务系统和船载智能预报系统，
9.根据权利要求8所述的海洋环境预报系统，其特征在于，所述风浪智能预报子系统还包括预报要素绘图模块，所述预报要素绘图模块用于基于所述目标风场预报数据和目标海浪场预报数据，根据预先设定的绘图参数，绘制并输出多种格式的风浪预报产品。
10.一种船载终端，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，应用于船载终端，所述船载终端部署在公务或科考船舶上，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述数据请求指令包括区域信息、要素信息、预报时长信息、时空分辨率信息。
3.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述风场推理模型利用残差网络模型训练得到，所述浪场推理模型利用长短期卷积网络模型训练得到。
4.根据权利要求3所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述风场推理模型的训练过程包括：
5.根据权利要求3所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述浪场推理模型的训练过程包括：
6.根据权利要求1所述的轻量化船载海洋环境预报方法，其特征在于，所述风浪关系经验公式通过对风场...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏博，马静，高志一，孙虎林，陈志昆，秦听，魏立新，
申请(专利权)人：国家海洋环境预报中心，
类型：发明
国别省市：
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