一種水母?jìng)孙L(fēng)險(xiǎn)的估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及海岸管理領(lǐng)域，具體設(shè)及近岸水母模擬預(yù)警技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來水母在世界范圍海域內(nèi)大量繁殖，對(duì)近岸游客的生命安全構(gòu)成了巨大威 脅，有關(guān)水母?jìng)说膱?bào)道屢見不鮮。而當(dāng)前近岸浴場(chǎng)尚無有效預(yù)警機(jī)制，關(guān)于水母預(yù)警模型 的研究極為匿乏。而一個(gè)合理的水母預(yù)警模型恰恰是浴場(chǎng)預(yù)警必不可少的一部分，對(duì)合理 管理近岸浴場(chǎng)并減少人員傷亡，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)上述不足之處，本發(fā)明提供了一種水母?jìng)孙L(fēng)險(xiǎn)的估算方法，通過此方法可 W模擬水母?jìng)说母怕?，?duì)水母?jìng)孙L(fēng)險(xiǎn)作出評(píng)估，從而合理管理浴場(chǎng)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于；一種水母?jìng)孙L(fēng)險(xiǎn)的估算方法，它包括 如下步驟：
[0005] (1)根據(jù)研究區(qū)域的位置資料，將研究區(qū)域離散化為二維方形網(wǎng)格，網(wǎng)格分辨率為 研究區(qū)域水母的平均直徑diameter,游客位置為游客的中屯、位置所在網(wǎng)格，其余被游客占 據(jù)的網(wǎng)格按照局部規(guī)則處理，用狀態(tài)矩陣hp存儲(chǔ)游客的空間位置，游客的中屯、位置（i，j) 處，hp(i,j) = 1，其余位置為hp= 0 ;
[0006] (2)根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)水母的豐度油um化及研究區(qū)域的水平面積S計(jì)算研究區(qū)域內(nèi) 的水母預(yù)期數(shù)量為油umXS;
[0007] (3)根據(jù)預(yù)期的水母數(shù)量，將水母的空間分布按照二維均勻分布離散化，用狀態(tài)矩 陣巧存儲(chǔ)水母的空間位置，水母出現(xiàn)的網(wǎng)格（i，j)，則巧（i，j) = 1 ;水母不出現(xiàn)的網(wǎng)格（i， j)，則fp(i，j) = 0 ;
[000引 （4)定義局部半徑為1米，局部規(guī)則定義為；若游客1米的范圍內(nèi)有水母出現(xiàn)，游 客被蜜傷，反之則游客安全。因此在每次狀態(tài)矩陣被更新后，捜索游客的局部半徑內(nèi)是否有 水母；
[0009] (5)確定研究區(qū)域水流和風(fēng)速方向?yàn)橹赶虬哆叄?br>[0010] (6)確定游客活動(dòng)區(qū)域?yàn)橛^測(cè)區(qū)域H，確定離岸方向游客活動(dòng)范圍W外的區(qū)域?yàn)?水母可能游入觀測(cè)區(qū)域的區(qū)域L2,觀測(cè)區(qū)域H和水母可能游入觀測(cè)區(qū)域的區(qū)域L2外圍的區(qū) 域?yàn)樗缚赡茈S著水流進(jìn)入觀測(cè)區(qū)域的區(qū)域L1，則；
[0011] L2 =tsum?vflow [001引L1 =tsum?vjelly [001 引H=tsum?vpeo
[0014] 其中，tsum為觀測(cè)時(shí)間，vflow為風(fēng)速和流速的最大值，vjelly為水母浮游速度， vpeo為游客游動(dòng)速度；
[0015] (7)確定更新時(shí)間：水母運(yùn)動(dòng)方向平行于流向和風(fēng)向的更新時(shí)間為dl，水母運(yùn)動(dòng) 方向垂直于流向和風(fēng)向的更新時(shí)間為K2,人的更新時(shí)間為K3,研究區(qū)域水母的平均直徑diameter，貝Ij;
[0016]rtl=diameter/vflow
[0017]rt2 =diameter/vjelly
[0018] ;rt3 =diameter/vpeo;
[0019] (8)確定異步更新；
[0020] a.水母運(yùn)動(dòng)方向垂直于流向和風(fēng)向的運(yùn)動(dòng)達(dá)到更新時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)區(qū)間[0, 1] 的服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)rand,更新如下：
[0023] b水母運(yùn)動(dòng)方向平行于流向和風(fēng)向的運(yùn)動(dòng)達(dá)到更新時(shí)間時(shí)，更新如下；
[0024] j_i)二巧t(i,如
[002引 fptQ, j)二0
[0026]C.游客的狀態(tài)矩陣達(dá)到更新時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)區(qū)間[0, 1]的服從均勻分布的隨機(jī) 數(shù)rand,更新如下；
[003U (9)基于MTLAB或化dran實(shí)現(xiàn)（1)-(7)中的算法，重復(fù)模擬計(jì)算水母?jìng)说念l 率，當(dāng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)足夠大時(shí)，水母?jìng)祟l率趨近于水母?jìng)说母怕剩?br>[0032] (10)將水母?jìng)说母怕首鳛樗競(jìng)孙L(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)給予浴場(chǎng) 預(yù)警指示。
[0033] 優(yōu)選的是；將矩陣巧和hp轉(zhuǎn)為稀疏矩陣W提高運(yùn)算效率。
[0034] 優(yōu)選的是；所述的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)分為立級(jí)，具體如下：
[0035] ①5%《prob油ility《10%，浴場(chǎng)達(dá)到警告標(biāo)準(zhǔn)，警告浴場(chǎng)內(nèi)的所有游客；
[0036] ②10% <prob油ility《15%，浴場(chǎng)達(dá)到危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，警告浴場(chǎng)內(nèi)的所有游客并采取 防護(hù)措施；
[0037] @91~〇13油11^7〉15%，浴場(chǎng)達(dá)到疏散標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)立刻疏散游客并關(guān)閉浴場(chǎng)；
[003引其中，prob油ility表示浴場(chǎng)水母?jìng)烁怕省?br>[0039] 本發(fā)明的有益效果在于；通過本發(fā)明方法可W模擬水母?jìng)说母怕?，?duì)水母?jìng)?風(fēng)險(xiǎn)作出評(píng)估，并根據(jù)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)給予浴場(chǎng)預(yù)警指示，從而合理管理浴場(chǎng)，大大降低了水母?jìng)?人的概率。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的步驟示意圖。
[0041] 圖2為所研究區(qū)域的位置關(guān)系圖。
[0042] 圖3為本發(fā)明所制作的GUI界面圖。 具體實(shí)施例
[0043] 一種水母?jìng)孙L(fēng)險(xiǎn)的估算方法，如圖1所示，它包括如下步驟：
[0044] (1)根據(jù)研究區(qū)域的位置資料，將研究區(qū)域離散化為二維方形網(wǎng)格，網(wǎng)格分辨率為 研究區(qū)域水母的平均直徑diameter,游客位置為游客的中屯、位置所在網(wǎng)格，其余被游客占 據(jù)的網(wǎng)格按照局部規(guī)則處理，用狀態(tài)矩陣hp存儲(chǔ)游客的空間位置，游客的中屯、位置（i，j) 處，hp(i,j) = 1，其余位置為hp= 0 ;
[0045] 似根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)水母的豐度abum(單位；ind/m2)W及研究區(qū)域的水平面積 S(單位；m2)計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)的水母預(yù)期數(shù)量為油umXS(單位；ind);
[0046] (3)根據(jù)預(yù)期的水母數(shù)量，將水母的空間分布按照二維均勻分布離散化，用狀態(tài)矩 陣巧存儲(chǔ)水母的空間位置，水母出現(xiàn)的網(wǎng)格（i，j)，則巧（i，j) = 1 ;水母不出現(xiàn)的網(wǎng)格（i， j)，則巧(i，j) = 0 ;將矩陣巧和hp轉(zhuǎn)為稀疏矩陣W提高運(yùn)算效率；
[0047] (4)定義局部半徑為1米，局部規(guī)則定義為；若游客1米的范圍內(nèi)有水母出現(xiàn)，游 客被蜜傷，反之則游客安全。因此在每次狀態(tài)矩陣被更新后，捜索游客的局部半徑內(nèi)是否有 水母；
[0048] (5)確定研究區(qū)域水流和風(fēng)速方向?yàn)橹赶虬哆?，在該種情況下水母?jìng)烁怕首畲螅?W達(dá)到預(yù)警的目的；
[0049] (6)確定游客活動(dòng)區(qū)域?yàn)橛^測(cè)區(qū)域H，確定離岸方向游客活動(dòng)范圍W外的區(qū)域?yàn)?水母可能游入觀測(cè)區(qū)域的區(qū)域L2,觀測(cè)區(qū)域H和水母可能游入觀測(cè)區(qū)域的區(qū)域L2外圍的區(qū) 域?yàn)樗缚赡茈S著水流進(jìn)入觀測(cè)區(qū)域的區(qū)域L1，則；
[0050] L2 =tsum?vflow
[0化1] L1 =tsum?vjelly
[005引 H=tsum?vpeo
[0化引其中，tsum(單位；s)為觀測(cè)時(shí)間，vflow(單位；m/s)為風(fēng)速和流速的最大值，vjelly(單位；m/s)為水母浮游速度，vpeo(單位；m/s)為游客游動(dòng)速度；
[0化4] (7)確定更新時(shí)間：水母運(yùn)動(dòng)方向平行于流向和風(fēng)向的更新時(shí)間為dl，水母運(yùn)動(dòng) 方向垂直于流向和風(fēng)向的更新時(shí)間為K2,人的更新時(shí)間為K3，則：
[0055]rtl=diameter/vflow
[0056]rt2 =diameter/vjelly
[0057]rt3 =diameter/vpeo；
[0化引 （8)確定異步更新；
[0化9]a.水母運(yùn)動(dòng)方向垂直于流向和風(fēng)向的運(yùn)動(dòng)達(dá)到更新時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)區(qū)間[0, 1] 的服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)rand,更新如下：
[0062] b水母運(yùn)動(dòng)方向平行于流向和風(fēng)向的運(yùn)動(dòng)達(dá)到更新時(shí)間時(shí)，更新如下；
[006引 fp"i Q, j-i)二fptQ,如
[0064] fptQ, j)二0
[00化]C.游客的狀態(tài)矩陣達(dá)到更新時(shí)間時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)區(qū)間[0, 1]的服從均勻分布的隨機(jī) 數(shù)rand,更新如下；
[0070] (9)基于MTLAB或化dran實(shí)現(xiàn)（1)-(7)中的算法，重復(fù)模擬計(jì)算水母?jìng)说念l 率，當(dāng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)足夠大時(shí)，水母?jìng)祟l率趨近于水母?jìng)说母怕剩?br>[0071] (10)將水