1.本发明涉及冰厚数据处理系统技术领域，具体而言是一种冰区航线上的 海冰冰厚数据处理系统。
背景技术：
2.在海冰数据的研究方面，国内外已经对北极海冰范围、密度、厚度展 开深入研究。如专利：cn 108519058 a通过遥感卫星技术对冰厚进行估 算；如cn 111125934 a基于最小二乘平差的海冰厚度分布估测方法对海 冰厚度进行评估。这些都是对冰厚进行测量或评估的专利。对于极地航线 来说，固定航线上的海冰数据有很大的参考价值，对于某一特定航线的海 冰数据提取分析却没有学者研究。
技术实现要素：
3.根据上述技术问题，而提供一种冰区航线上的海冰冰厚数据处理系统。
4.本发明采用的技术手段如下：
5.一种冰区航线上的海冰冰厚数据处理系统，包括：
6.冰数据库与航迹数据库建立模块：用于从船舶自动识别系统数据库中获 取初始航迹点数据，并获取所述初始航迹点附近的冰数据，得到冰数据数据 库；用于对所述初始航迹点进行拟合，得到虚拟航迹点数据库；用于将所述 初始航迹点和所述虚拟航迹点整合，得到总航迹点数据库和拟合航迹；
7.航迹点冰数据提取模块：用于根据所述总航迹点数据库和所述冰数据数 据库求取总航迹点附近冰数据中冰厚度的平均值，并将所述平均值赋予给所 述总航迹点，得到赋值航迹点；因为部分总航迹点附近并没有冰，因此赋值 航迹点的数量小于等于总航迹点。
8.数据分析以及输出模块：用于根据所述赋值航迹点得到所述拟合航迹中 的冰厚分布比、冰区航程和敞水区航程在拟合航迹的总航程中的占比，并将 冰厚分布比、冰区航程和敞水区航程在拟合航迹的总航程中的占比输出。
9.进一步地，所述冰数据包括经纬度值和所述经纬度值所对应的冰厚值。
10.进一步地，所述冰数据数据库得到方式如下：
11.由i个初始航迹点的经纬度坐标圈定初始航迹点附近的冰数据得到所述 冰数据数据库：
[0012][0013]
式中：ala(i)为初始航迹点的纬度值，alo(i)为初始航迹点的经度值， l(i)为初始航迹点附近冰厚数据集合，ilo(i)为初始航迹点附近冰厚数据经 度值解集，ila(i)为初始航迹点附近冰厚数据点纬度值解集，o
i
为初始航迹 点附近冰厚数据的经度值，a
i
为初始航迹数据点附近冰厚数据的纬度值。
[0014]
进一步地，所述虚拟航迹点数据库得到方式如下：
[0015]
使用内插法对所述初始航迹点进行拟合，得到所述虚拟航迹点；
[0016]
对所述初始航迹点进行线性插值拟合，每相临两个所述初始航迹点所构 成的线段在经度方向上进行投影，且在投影线上每间隔x添加一个拟合航迹 点，
[0017]
公式如下所示：
[0018]
blo(n)＝x(m
‑
1)
[0019]
m＝(alo(i+1)
‑
alo(i))/x
[0020][0021]
式中：blo(n)表示虚拟航迹点经度值，bla(n)表示虚拟航迹点纬度值； n为虚拟航迹点数量；
[0022]
所述总航迹点数据库内的总航迹点数量为j＝n+i个，经纬值为： (cla(j),clo(j))。
[0023]
进一步地，总航迹点附近的冰数据获取方式如下：
[0024]
所述总航迹点数据库中的每一个总航迹点依次与所述冰数据数据库的经 纬度值进行区域匹配，得到每个总航迹点附近的冰数据，具体公式如下所 示：
[0025][0026]
式中：cla(j)为总航迹点的经度值，clo(j)为总航迹点的纬度值，npa(t) 为总航迹点附近的冰数据点纬度值，npo(t)为总航迹点附近的冰数据点经度 值，npt(t)为总航迹点附近的冰数据点厚度值，变量t为总航迹点附近的冰数 据点个数。
[0027]
进一步地，根据所述总航迹点数据库和所述冰数据数据库求取总航迹点 附近冰数据中冰厚度的平均值方式如下：
[0028]
at(j)＝∑npt(t)/t
[0029]
式中:at(j)代表总航迹点的冰厚值。
[0030]
进一步地，冰区航程和敞水区航程在总航程中的占比计算方式如下：
[0031]
相临两个总航迹点进行距离求值，最后求和得到总航程；
[0032]
相临两个所述赋值航迹点进行距离求值，最后求和得到冰区航程；
[0033]
由总航程减去冰区航程得到敞水航程；
[0034]
冰区航程和敞水区航程在总航程中的计算方式如下：
[0035][0036]
il＝∑d
j
[0037][0038]
ε2＝1
‑
ε1[0039]
其中：d
j
代表相临两个赋值航迹点之间的长度，il代表冰区航程的长 度，t代表总航程长度，ε1和ε2分别代表冰区和敞水区域航程在总航程的 占比。
[0040]
进一步地，冰厚分布比的计算方式如下：
[0041]
对赋值航迹点的冰厚数据进行划分整理，划分冰厚为s个范围，以 po
(s
‑
1)
～po
s
为边界，求出不同范围下的赋值航迹点个数qo
s
和占所有赋值航迹 点个数w的比值ω
s
，使用ω
s
作为不同范围冰厚的权重；
[0042]
不同冰厚范围的冰数据点个数求取方式如下：
[0043][0044]
赋值航迹点总数量如下：
[0045]
w＝∑q
s
[0046]
冰厚分布比求取方式如下：
[0047]
ω
s
＝qo
s
/w。
[0048]
本发明在初始航迹点数据和冰数据数据库的基础上得到虚拟航迹点数据 库，并将他们合并得到总航迹点；对总航迹点附近的冰厚求平均值，并将此 值赋予给总航迹点，得到赋值航迹点，然后利用赋值航迹点得到冰厚分布比、 冰区航程和敞水区航程在拟合航迹的总航程中的占比。
[0049]
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0050]
对于极地航线来说，固定航线上的海冰数据有很大的参考价值，对于某 一特定航线的海冰数据提取分析却没有学者研究。基于海冰数据，本专利设 计了一套航线海冰数据提取系统，使用此系统对海冰数据进行分析，为真实 航线下的冰情状况应用提供基础。可以提取出固定航线的冰厚权重与冰区的 航线长与敞水区的航线长占总航线里程数的权重。
[0051]
基于上述理由本发明可在冰区航线冰厚数据处理等领域广泛推广。
附图说明
[0052]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0053]
图1为本发明具体实施方式中初始航迹点拟合示意图。
[0054]
图2为本发明具体实施方式中总航迹点附近的冰数据获取示意图。
具体实施方式
[0055]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0056]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本 发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。
[0057]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意 图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外 明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当 在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步 骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0058]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布 置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描 述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对 于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在 适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这 里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意 到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0059]
如图1～2所示，一种冰区航线上的海冰冰厚数据处理系统，包括：
[0060]
冰数据库与航迹数据库建立模块：用于从船舶自动识别系统数据库中获 取初始航迹点数据，并获取所述初始航迹点附近的冰数据，得到冰数据数据 库；初始航迹点数据可由船舶自动识别系统(ais)数据库获取，冰数据可由 网络获取，如http://www.cpom.ucl.ac.uk/csopr/seaice.html网站中就有相关信 息；用于对所述初始航迹点进行拟合，得到虚拟航迹点数据库；用于将所述 初始航迹点和所述虚拟航迹点整合，得到总航迹点数据库和拟合航迹；
[0061]
航迹点冰数据提取模块：用于根据所述总航迹点数据库和所述冰数据数 据库求取总航迹点附近冰数据中冰厚度的平均值，并将所述平均值赋予给所 述总航迹点，得到赋值航迹点；因为部分总航迹点附近并没有冰，因此赋值 航迹点的数量小于等于总航迹点。
[0062]
数据分析以及输出模块：根据所述赋值航迹点得到所述拟合航迹中的冰 厚分布比、冰区航程和敞水区航程在拟合航迹的总航程中的占比，并将冰厚 分布比、冰区航程和敞水区航程在拟合航迹的总航程中的占比输出。
[0063]
进一步地，所述冰数据包括经纬度值和所述经纬度值所对应的冰厚值。
[0064]
进一步地，所述冰数据数据库得到方式如下：
[0065]
由i个初始航迹点的经纬度坐标圈定初始航迹点附近的冰数据得到所述 冰数据数据库：
[0066][0067]
式中：ala(i)为初始航迹点的纬度值，alo(i)为初始航迹点的经度值， l(i)为初始航迹点附近冰厚数据集合，ilo(i)为初始航迹点附近冰厚数据经度 值解集，ilo(i)为初始航迹点附近冰厚数据点纬度值解集，o
i
为初始航迹点 附近冰厚数据的经度值，a
i
为初始航迹数据点附近冰厚数据的纬度值。
[0068]
进一步地，所述虚拟航迹点数据库得到方式如下：
[0069]
使用内插法对所述初始航迹点进行拟合，得到所述虚拟航迹点；
[0070]
对所述初始航迹点进行线性插值拟合，每相临两个所述初始航迹点所构 成的线段在经度方向上进行投影，且在投影线上每间隔x添加一个拟合航迹 点，如图1所示；
[0071]
公式如下所示：
[0072]
blo(n)＝x(m
‑
1)
[0073]
m＝(alo(i+1)
‑
alo(i))/x
[0074][0075]
式中：blo(n)表示虚拟航迹点经度值，bla(n)表示虚拟航迹点纬度值； n为虚拟航迹点数量；
[0076]
所述总航迹点数据库内的总航迹点数量为j＝n+i个，经纬值为： (cla(j),clo(j))。
[0077]
进一步地，总航迹点附近的冰数据获取方式如下：
[0078]
所述总航迹点数据库中的每一个总航迹点依次与所述冰数据数据库的经 纬度值进行区域匹配，得到每个总航迹点附近的冰数据，如图2所示，具体 公式如下所示：
[0079][0080]
式中：cla(j)为总航迹点的经度值，clo(j)为总航迹点的纬度值，npa(t) 为总航迹点附近的冰数据点纬度值，npo(t)为总航迹点附近的冰数据点经度 值，npt(t)为总航迹点附近的冰数据点厚度值，变量t为总航迹点附近的冰数 据点个数。
[0081]
进一步地，根据所述总航迹点数据库和所述冰数据数据库求取总航迹点 附近冰数据中冰厚度的平均值方式如下：
[0082]
at(j)＝∑npt(t)/t
[0083]
式中:at(j)代表总航迹点的冰厚值。
[0084]
进一步地，冰区航程和敞水区航程在总航程中的占比计算方式如下：
[0085]
相临两个总航迹点进行距离求值，最后求和得到总航程；
[0086]
相临两个所述赋值航迹点进行距离求值，最后求和得到冰区航程；
[0087]
由总航程减去冰区航程得到敞水航程；
[0088]
冰区航程和敞水区航程在总航程中的计算方式如下：
[0089][0090]
il＝∑d
j
[0091][0092]
ε2＝1
‑
ε1[0093]
其中：d
j
代表相临两个赋值航迹点之间的长度，il代表冰区航程的长 度，t代表总航程长度，ε1和ε2分别代表冰区和敞水区域航程在总航程的 占比。
[0094]
进一步地，冰厚分布比的计算方式如下：
[0095]
对赋值航迹点的冰厚数据进行划分整理，划分冰厚为s个范围，以 po
(s
‑
1)
～po
s
为边界，求出不同范围下的赋值航迹点个数qo
s
和占所有赋值航迹 点个数w的比值ω
s
，使用ω
s
作为不同范围冰厚的权重；
[0096]
不同冰厚范围的冰数据点个数求取方式如下：
[0097][0098]
赋值航迹点总数量如下：
[0099]
w＝∑q
s
[0100]
冰厚分布比求取方式如下：
[0101]
ω
s
＝qo
s
/w。
[0102]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。