海南卫星海洋应用研究院有限公司;海南省航天技术创新中心邱瑞婷获国家专利权
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龙图腾网获悉海南卫星海洋应用研究院有限公司;海南省航天技术创新中心申请的专利一种基于最优插值结合ConvLSTM的海洋海表温度预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120336765B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510779323.3,技术领域涉及:G06F18/20;该发明授权一种基于最优插值结合ConvLSTM的海洋海表温度预测方法是由邱瑞婷;殷晓斌;陈怀怀设计研发完成,并于2025-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于最优插值结合ConvLSTM的海洋海表温度预测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于最优插值结合ConvLSTM的海洋海表温度预测方法,涉及海洋遥感探测技术领域。本发明提出了一种融合OI方法与ConvLSTM模型的海表温度预测方法,OI方法解决了数据的空间完整性问题,为ConvLSTM提供了优质的输入,而ConvLSTM模型则在OI方法处理后的数据基础上,发挥其对时空特征的学习能力,实现精准的时间序列预测;两者相互配合,使得该方法既能保证海表温度数据在空间上的连续性和物理合理性,又能有效预测其在时间序列上的变化,在海洋环境复杂、数据获取困难的情况下,为海表温度预测提供了更可靠、更准确的解决方案。
本发明授权一种基于最优插值结合ConvLSTM的海洋海表温度预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于最优插值结合ConvLSTM的海洋海表温度预测方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、依次获取AMSR2、MODIS、HY1C、HY1D卫星数据,以及OSTIA再分析数据和iQuam浮标数据;构建多源海表温度数据集; 步骤2、对多源海表温度数据集进行质量控制,剔除异常或无效的海表温度数据; 步骤3、以OSTIA再分析数据作为初始背景场,采用最优插值算法依次对AMSR2、MODIS、HY1C、HY1D的海表温度数据进行插值,生成标准网格化海表温度产品; 步骤4、将最优插值后的海表温度网格化产品进行数据划分,分为训练集、验证集、测试集,并进行归一化处理; 步骤5、构建OI‑ConvLSTM模型,利用归一化后的训练集和验证集进行模型训练,获取最优的OI‑ConvLSTM模型; OI‑ConvLSTM模型结构,包括:三层堆叠的ConvLSTM;每一层采用3×3的卷积核与64个过滤器,通过时序信息捕捉SST的时空演变特征;每一层的ConvLSTM模型均包括:输入门、遗忘门、记忆单元、输出门; 步骤6、利用最优的OI‑ConvLSTM模型对归一化后的测试集进行海表温度的预测,并进行反归一化处理,获取真实的海表温度预测数据; 步骤7、利用iQuam浮标数据对预测后的海表温度产品进行精度评价; 步骤3中,最优插值算法主要包括:背景场误差协方差矩阵B、观测场误差协方差矩阵R; 背景场误差协方差矩阵B,由背景场误差组成的对角矩阵D和背景场水平相关矩阵ρ组成;公式表达式为: B=D0.5ρD0.5; 其中,D是背景场误差组成的对角矩阵,ρ是预报背景场水平相关矩阵,a、b分别为经度、纬度方向的相关尺度,ra、rb分别为经度、维度方向上的相关距离;r,t表示占位符; 观测场误差协方差矩阵R采用与背景场误差协方差矩阵B相同的方法;计算公式为: 其中,i,j表示不同的观测点; 根据观测场误差协方差矩阵R与背景场误差协方差矩阵B,去求解权重系数K,公式为: K=BHTHBHT+R‑1; 其中,T表示矩阵的转置、H为观测算子; 最优插值具体公式为:其中,代表变量在空间网格点上的分析值、代表变量在空间网格点上的背景场值、代表变量在观测点的观测值、代表变量在观测点上的背景场值; 将本次最优插值的结果作为下一次最优插值的背景场,依次引入MODIS、HY1C、HY1D的海表温度数据作为观测场,重复最优插值过程,逐步优化海表温度场的空间分布与精度,得到最终的海表温度融合产品。
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