文档介绍：第 28 卷第 4 期海洋科学进展 V o l. 28
N o . 4
2010 年 10 月 AD VA N CES IN M A RIN E SCIEN CE O ctober, 2010
基于粗糙集的南海中尺度涡旋
时空关系抽取研究*
齐光雅, 杜云艳, 曹
峰
( 中国科学院地理科学与资源研究所, 资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101)
摘
要: 南海中尺度涡旋形成机制复杂, 影响因素众多, 数值模拟、定量统计等方法在分析涡旋时空关系上尚存在
一定局限性。采用了粗糙集理论, 在不添加任何先验信息的基础上, 进行南海中尺度涡旋时空关系的表达, 并以
2003 年 11 月至 2009 年 6 月遥感反演图像中提取的涡旋数据为例, 分别以海区、产生时间、涡旋类型为决策属性,
抽取南海中尺度涡旋的时空关系规则。通过对时空关系规则的分析, 分别从时间、空间以及类型上描述了南海中
尺度涡旋的具体特征。研究结果表明, 南海暖涡多发生于南海东南部以及中部, 多发生于冬季, 强度涡度都较低,
中心区域温度较高, 多发生于水深较浅的区域, 并且移动距离较小。冷涡则多发生于南海西南部以及南海东北部,
多发生于春、秋两季, 强度涡度都较高, 中心温度偏低, 多发生于水深较大区域, 移动距离也较大。
关键词: 海洋涡旋; 时空关系; 粗糙集; 规则抽取
中图分类号: P722. 7
文献标识码: A
文章编号: 1671
6647( 2010) 04
0417
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海洋涡旋对海洋中能量和物质的交换起着极其重要的作用, 它是近几十年来人们对大洋环境的突破性
认识。南海的中尺度涡现象十分丰富, 对我国的军事、生产和环境等具有十分重大的意义, 受到国内外海洋
学者的关注。不同研究人员对南海中尺度涡旋进行了很多调查研究[ 1
9] , 其中定量研究主要有以下方法: 1)
数值模拟, 杨昆等[ 10] 采用改进涡分辨普林斯顿海洋模式, 对冬季处于强盛的东北季风强迫, 以及黑潮在巴士
海峡入侵的共同作用下的南海北部环流的中尺度涡旋体系进行了数值研究; 钱永甫等[ 11] 利用美国普林斯顿
大学海洋模式( POM) 对风应力和海岸线共同作用下的南海冷暖涡生成机制进行了数值模拟; 数值模拟的方
法可以获取海区特定边界条件的流场信息, 设定影响涡旋的条件, 对涡旋进行间接分析, 但该方法受到涡旋
的形成原因复杂, 不能充分模拟的限制。2) 遥感影像信息提取, 葛咏等[ 12] 基于多重分形技术, 利用海洋涡旋
信息的物理特征时空形态的自相似性来提取涡旋, 提取出的信息包含涡旋的形状、大小、空间分布模式和涡
旋能量流的方向等, 该方法优于传统的提取方法, 但在边界效应问题仍有缺陷。利用遥感影像信息提取方
法, 可以提取某一瞬时时刻中尺度涡旋的特征信息, 但对于中尺度涡旋整体产生移动过程上的信息提取相对
较弱。3) 定量统计, 郭景松等[ 13] 利用 1993
2000 年间的 T/ P 卫星高度计轨道资料的时间序列和 M ODAS
同化产品中的卫星高度计资料对南海东北部海区中尺度涡旋进行动态追踪, 并提取了涡旋信息并对其特征
量进行统计分析; 程旭华等[ 14] 以 11 a、T OPEX/ Poseido n、Jaso n 和 ERS1/ 2 高度计的融合资料( 1993
2003
年) 为基础, 统计了南海中尺度涡的时空分布, 分析了南海中尺度涡的季节和年际变化; 林鹏飞等[ 15] 利用 T/
P 混合 ERS1 或 ERS2 的卫星高度计资料, 对 1993
2002 年间南海和西北太平洋( 10 ~ 35 N, 120 ~ 150 E)
的中尺度涡进行辨认和动态追踪, 并对其产生和移动特征、出现概率及对海面高度变化的贡献进行统计分
析。由于统计方法的限制, 对于南海中尺度涡旋的时空规律仍需进一步研究。
* 收稿日期: 2009
10
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资助项目: 国家高技术研究发展计划项目
空间数据挖掘的地理案例方法及其关键技术研究( 2007AA128222) ; 资源与环境信息系统
国家重点实验室自主创新团队计划项目
时空数据挖掘关键技术与典型应用研究( 088RA400SA)
作者简介: 齐光雅( 1984
) , 女, 北京人, 硕士研究生, 主要从事空间数据挖掘的地理案例方法和地理案例间时空关系抽取方面研究.
E
mail: qigy@ lreis. ac. cn
( 杜素兰
编辑)
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粗糙集理论是研究不完整、不确定知识和数据的