一種計(jì)算海水陸地比例的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種計(jì)算海水陸地比例的方法，包括：根據(jù)陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的二值灰度圖像；檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素；在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離；利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算海水陸地比例的系統(tǒng)。本發(fā)明可以精確地計(jì)算出各個(gè)經(jīng)緯度位置點(diǎn)其預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比例，改善現(xiàn)階段近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)難度大的現(xiàn)狀。
【專利說明】一種計(jì)算海水陸地比例的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計(jì)算海水陸地比例的方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]臺(tái)風(fēng)，亦稱颶風(fēng)，是形成于熱帶或副熱帶海面溫度在26°C以上的廣闊海面上的熱帶氣旋。臺(tái)風(fēng)過境時(shí)常常帶來狂風(fēng)暴雨天氣，引起海面巨浪，嚴(yán)重威脅航海安全。臺(tái)風(fēng)登陸后帶來的狂風(fēng)暴雨可摧毀莊稼、各種建筑設(shè)施等，造成人民生命、財(cái)產(chǎn)的巨大損失。因此，臺(tái)風(fēng)登錄前及時(shí)準(zhǔn)確地向公眾預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)路徑、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、降雨和大風(fēng)的強(qiáng)度及分布情況，對(duì)保護(hù)生命安全、降低財(cái)產(chǎn)損失是至關(guān)重要的。
[0003]隨著數(shù)值模式的發(fā)展，在臺(tái)風(fēng)的預(yù)報(bào)研究中，臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)比臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨分布的預(yù)報(bào)遙遙領(lǐng)先。在臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)方面，過去20多年來，與世界各大臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)中心一樣，我國(guó)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)進(jìn)展非常緩慢，目前業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中廣泛應(yīng)用的方法主要是一些氣候持續(xù)性方法和統(tǒng)計(jì)動(dòng)力模式，國(guó)外現(xiàn)在越來越多用統(tǒng)計(jì)方法去研究臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化，如美國(guó)聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)(STIPS)、美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心的颶風(fēng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式(SHIFOR)和颶風(fēng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方案(SHIPS)等，目前我國(guó)尚無類似的探討研究。
[0004]近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度演變的影響因素有:垂直風(fēng)切變、海表溫度、中高層環(huán)流特征、水汽輸送等，其中，最重要的是下墊面的影響，因?yàn)楹Ｋ桥_(tái)風(fēng)動(dòng)力的來源。那么如何計(jì)算下墊面水陸比，目前沒有相應(yīng)的方法可供參考。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，有必要提供一種計(jì)算海水陸地比例的方法及系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供一種計(jì)算海水陸地比例的方法，該方法包括如下步驟:a.根據(jù)陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的二值灰度圖像；b.檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素；c.在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離；d.利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。
[0007]其中，所述的步驟a包括:根據(jù)陸地、海水下墊面情況，繪制高分辨率的陸地、海水二維下墊面圖像；從上述繪制的二維下墊面圖像中，剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的下墊面圖像；將上述剪裁好的下墊面圖像處理得到二值灰度圖像；讀取上述處理得到的二值灰度圖像的二維矩陣形式。
[0008]所述的二值灰度圖像通過PHOTOSHOP等繪圖軟件處理得到。
[0009]所述的步驟c中計(jì)算A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為:
[0010]C = sin (^1) *sin ( β 2) +cos (^1) *cos ( β 2) *cos ( α 廠 a 2)
[0011]，
[0012]dist = R*arcos (C)
[0013]其中，A點(diǎn)的經(jīng)度是α 1、諱度是β I ;Β點(diǎn)的經(jīng)度是α 2、諱度是β 2,其中，α 1，α 2，β 1，β 2均為弧度，地球半徑為R。
[0014]所述的步驟d包括:計(jì)算得出所有距離小于半徑Rad范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)總和S ;計(jì)算出Rad范圍內(nèi)的二維矩陣值累加之和T ;計(jì)算T與S之比值，得到以Rad為半徑范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比值。
[0015]本發(fā)明還提供一種計(jì)算海水陸地比例的系統(tǒng)，包括繪制模塊、檢測(cè)模塊及計(jì)算模塊，其中:所述繪制模塊用于根據(jù)陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的二值灰度圖像；所述檢測(cè)模塊用于檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素；所述計(jì)算模塊用于在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離；所述計(jì)算模塊還用于利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。
[0016]其中，所述繪制模塊具體用于:根據(jù)陸地、海水下墊面情況，繪制高分辨率的陸地、海水二維下墊面圖像；從上述繪制的二維下墊面圖像中，剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的下墊面圖像；將上述剪裁好的下墊面圖像處理得到二值灰度圖像；讀取上述處理得到的二值灰度圖像的二維矩陣形式。
[0017]所述的二值灰度圖像通過PHOTOSHOP等繪圖軟件處理得到。
[0018]所述計(jì)算模塊計(jì)算A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為:
[0019]C = sin ( β J *sin ( β 2) +cos (^1) *cos ( β 2) *cos ( α 廠 a 2)
[0020]，
[0021]dist = R*arcos (C)
[0022]其中，A點(diǎn)的經(jīng)度是α 1、緯度是β I ；Β點(diǎn)的經(jīng)度是α2、緯度是β2，其中，α 1，α 2，β 1，β 2均為弧度，地球半徑為R。
[0023]所述計(jì)算模塊具體用于:計(jì)算得出所有距離小于半徑Rad范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)總和S ;計(jì)算出Rad范圍內(nèi)的二維矩陣值累加之和T ;計(jì)算T與S之比值，得到以Rad為半徑范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比值。
[0024]本發(fā)明一種計(jì)算海水陸地比例的方法及系統(tǒng)，可以精確地計(jì)算出各個(gè)經(jīng)緯度位置點(diǎn)其預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比例，分析和預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)近海登陸時(shí)海水面積以及海水溫度對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的影響，改善現(xiàn)階段近海臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)難度大的現(xiàn)狀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明一種計(jì)算海水陸地比例的方法的流程圖；
[0026]圖2為本發(fā)明一種計(jì)算海水陸地比例的系統(tǒng)的硬件架構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]參閱圖1所示，是本發(fā)明一種計(jì)算海水陸地比例的方法較佳實(shí)施例的作業(yè)流程圖。
[0029]本實(shí)施例以華南地區(qū)下墊面圖像為例進(jìn)行說明:
[0030]步驟S401，根據(jù)北半球陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到華南地區(qū)的二值灰度圖像。具體如下:
[0031]第一步，根據(jù)北半球東南亞陸地、太平洋下墊面情況，繪制高分辨率的北半球東南亞陸地、太平洋二維下墊面圖像。
[0032]第二步，從上述繪制的二維下墊面圖像中，剪裁得到華南地區(qū)的下墊面圖像。因?yàn)槿A南地區(qū)的緯度范圍為I?52度、經(jīng)度范圍為98?153度，故本實(shí)施例剪裁出緯度范圍I?52度、經(jīng)度范圍98?153度的下墊面圖像。
[0033]第三步，將上述剪裁好的下墊面圖像處理得到二值灰度圖像。具體而言:本實(shí)施例將上述剪裁好的下墊面圖像通過繪圖軟件處理成二值灰度圖像。所述繪圖軟件包括:PHOTOSHOP及Windows系統(tǒng)的繪圖軟件。
[0034]第四步，讀取上述處理得到的二值灰度圖像。具體而言:本實(shí)施例讀取上述二值灰度圖像的結(jié)果為二維矩陣形式，其中“ I”代表陸地，“O”代表海洋。
[0035]步驟S402，檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素，使其像素點(diǎn)范圍與經(jīng)諱度范圍對(duì)應(yīng)。具體而言:
[0036]本實(shí)施例使用Windows系統(tǒng)的繪圖軟件，檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素，通過程序代碼實(shí)現(xiàn)遍歷該像素點(diǎn)數(shù)值的范圍，使其與經(jīng)緯度范圍一一對(duì)應(yīng)。
[0037]步驟S403，在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離。具體而目:
[0038]本實(shí)施例利用下述方法得到球面上任意兩點(diǎn)的距離:
[0039]假設(shè)A點(diǎn)的經(jīng)度是α 1、緯度是β I ;B點(diǎn)的經(jīng)度是α 2、緯度是β 2，其中，α 1，α 2，β 1，β 2均為弧度,地球半徑為R(Km)。同時(shí)約定:東經(jīng)為正,西經(jīng)為負(fù)；北緯為正，南緯為負(fù)。則A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為:
[0040]C = sin (^1) *sin ( β 2) +cos (^1) *cos ( β 2) *cos ( α 廠 a 2)
[0041]公式(I)
[0042]dist = R*arcos (C)
[0043]步驟S404，利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。具體如下:
[0044]本實(shí)施例通過比較可獲得由公式(I)計(jì)算得出所有dist小于半徑Rad范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)總和S，再由步驟S401得出二維矩陣，計(jì)算出Rad范圍內(nèi)的二維矩陣值累加之和T，T與S之比值即可計(jì)算得到該位置點(diǎn)以Rad為半徑范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比值。
[0045]參閱圖2所示，是本發(fā)明一種計(jì)算海水陸地比例的系統(tǒng)的硬件架構(gòu)圖。該系統(tǒng)包括繪制模塊、檢測(cè)模塊及計(jì)算模塊。
[0046]本實(shí)施例以華南地區(qū)下墊面圖像為例進(jìn)行說明:
[0047]所述繪制模塊用于根據(jù)北半球陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到華南地區(qū)的二值灰度圖像。具體如下:
[0048]第一步，根據(jù)北半球東南亞陸地、太平洋下墊面情況，繪制高分辨率的北半球東南亞陸地、太平洋二維下墊面圖像。
[0049]第二步，從上述繪制的二維下墊面圖像中，剪裁得到華南地區(qū)的下墊面圖像。因?yàn)槿A南地區(qū)的緯度范圍為I?52度、經(jīng)度范圍為98?153度，故本實(shí)施例剪裁出緯度范圍I?52度、經(jīng)度范圍98?153度的下墊面圖像。
[0050]第三步，將上述剪裁好的下墊面圖像通過繪圖軟件處理得到二值灰度圖像。具體而言:本實(shí)施例將上述剪裁好的下墊面圖像通過繪圖軟件處理成二值灰度圖像。所述繪圖軟件包括:PHOTOSHOP及Windows系統(tǒng)的繪圖軟件。
[0051]第四步，讀取上述處理得到的二值灰度圖像。具體而言:本實(shí)施例讀取上述二值灰度圖像的結(jié)果為二維矩陣形式，其中“ I”代表陸地，“O”代表海洋。
[0052]所述檢測(cè)模塊用于檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素，使其像素點(diǎn)范圍與經(jīng)緯度范圍--對(duì)應(yīng)。具體而言:
[0053]本實(shí)施例使用Windows系統(tǒng)的繪圖軟件，檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素，通過程序代碼實(shí)現(xiàn)遍歷該像素點(diǎn)數(shù)值的范圍，使其與經(jīng)緯度范圍一一對(duì)應(yīng)。
[0054]所述計(jì)算模塊用于在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離。具體而言:
[0055]本實(shí)施例利用下述方法得到球面上任意兩點(diǎn)的距離:
[0056]假設(shè)A點(diǎn)的經(jīng)度是α 1、緯度是β I ;B點(diǎn)的經(jīng)度是α 2、緯度是β 2，其中，α 1，α 2，β 1，β 2均為弧度,地球半徑為R(Km)。同時(shí)約定:東經(jīng)為正,西經(jīng)為負(fù)；北緯為正，南緯為負(fù)。則A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為:
[0057]C = sin (^1) *sin ( β 2) +cos (^1) *cos ( β 2) *cos ( α 廠 a 2)
[0058]公式(I)
[0059]dist = R*arcos (C)
[0060]所述計(jì)算模塊還用于利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。具體如下:
[0061]本實(shí)施例通過比較可獲得由公式(I)計(jì)算得出所有dist小于半徑Rad范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)總和S，再由步驟S401得出二維矩陣，計(jì)算出Rad范圍內(nèi)的二維矩陣值累加之和T，T與S之比值即可計(jì)算得到該位置點(diǎn)以Rad為半徑范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比值。
[0062]本發(fā)明已通過各種經(jīng)緯度位置點(diǎn)的有效測(cè)試，經(jīng)實(shí)際情況的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可以精確地計(jì)算出各個(gè)位置的海水與陸地的面積比例。
[0063]雖然本發(fā)明參照當(dāng)前的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，上述較佳實(shí)施方式僅用來說明本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何在本發(fā)明的精神和原則范圍之內(nèi)，所做的任何修飾、等效替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)算海水陸地比例的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: a.根據(jù)陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的二值灰度圖像； b.檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素； c.在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離； d.利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟a包括: 根據(jù)陸地、海水下墊面情況，繪制高分辨率的陸地、海水二維下墊面圖像； 從上述繪制的二維下墊面圖像中，剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的下墊面圖像； 將上述剪裁好的下墊面圖像處理得到二值灰度圖像； 讀取上述處理得到的二值灰度圖像的二維矩陣形式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的二值灰度圖像通過PHOTOSHOP等繪圖軟件處理得到。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟c中計(jì)算A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為: C = sin (P1) *sin ( β 2) +cos (^1) *cos ( β 2) *cos ( α 丨-a 2)






9
dist = R*arcos(C) 其中，A點(diǎn)的經(jīng)度是α 1、緯度是β I ;B點(diǎn)的經(jīng)度是α 2、緯度是β 2，其中，α 1，α 2，β 1，β 2均為弧度，地球半徑為R。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟d包括: 計(jì)算得出所有距離小于半徑Rad范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)總和S ； 計(jì)算出Rad范圍內(nèi)的二維矩陣值累加之和T ； 計(jì)算T與S之比值，得到以Rad為半徑范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比值。
6.一種計(jì)算海水陸地比例的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括繪制模塊、檢測(cè)模塊及計(jì)算模塊，其中: 所述繪制模塊用于根據(jù)陸地、海水的下墊面情況，繪制并剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的二值灰度圖像； 所述檢測(cè)模塊用于檢測(cè)得到上述二值灰度圖像中各邊界點(diǎn)的像素； 所述計(jì)算模塊用于在上述檢測(cè)得到的像素范圍內(nèi)，計(jì)算得到任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離；所述計(jì)算模塊還用于利用上述得到的任意點(diǎn)到位置點(diǎn)的距離，計(jì)算得到Rad范圍內(nèi)海水與陸地的面積比值。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繪制模塊具體用于: 根據(jù)陸地、海水下墊面情況，繪制高分辨率的陸地、海水二維下墊面圖像； 從上述繪制的二維下墊面圖像中，剪裁得到欲計(jì)算海水陸地比例地區(qū)的下墊面圖像； 將上述剪裁好的下墊面圖像處理得到二值灰度圖像； 讀取上述處理得到的二值灰度圖像的二維矩陣形式。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的二值灰度圖像通過PHOTOSHOP等繪圖軟件處理得到。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊計(jì)算A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為:
C = sin ( β x) *sin ( β 2) +cos ( β x) *cos ( β 2) *cos ( α a 2)






9 dist = R*arcos(C) 其中，A點(diǎn)的經(jīng)度是α 1、緯度是β I ;B點(diǎn)的經(jīng)度是α 2、緯度是β 2，其中，α 1，α 2，β 1，β 2均為弧度，地球半徑為R。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊具體用于: 計(jì)算得出所有距離小于半徑Rad范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)總和S ； 計(jì)算出Rad范圍內(nèi)的二維矩陣值累加之和T ； 計(jì)算T與S之比值，得到以Rad為半徑范圍內(nèi)的海水與陸地的面積比值。
【文檔編號(hào)】G06T7/40GK104408750SQ201410605763
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】李晴嵐, 湯婷婷, 彭玉龍, 陳城 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院