海洋中尺度涡识别算法几何特征的代码

时间: 2023-06-13 13:08:43 浏览: 385
海洋中尺度涡识别算法主要是基于涡旋的几何特征进行识别,一些常用的几何特征包括涡旋的中心位置、涡旋的半径、涡旋的面积、涡旋的强度等等。这里提供一份基于 Python 的海洋中尺度涡识别算法的代码,该代码主要是基于涡旋的面积和强度进行涡识别。 ```python import numpy as np from skimage import measure def detect_eddies(lon, lat, sst, threshold, min_eddy_size, max_eddy_size): """Detect eddies in sea surface temperature (SST) data. Args: lon: 1D array, longitudes. lat: 1D array, latitudes. sst: 2D array, SST data. threshold: float, threshold to determine eddy boundaries. min_eddy_size: float, minimum eddy size. max_eddy_size: float, maximum eddy size. Returns: eddy_centers: list of tuples, coordinates of eddy centers. eddy_radii: list of floats, radii of eddies. eddy_areas: list of floats, areas of eddies. eddy_strengths: list of floats, strengths of eddies. """ # Calculate gradients of SST data. dx, dy = np.gradient(sst) dxx, dxy = np.gradient(dx) dyx, dyy = np.gradient(dy) # Calculate the Rossby number. rossby_number = (dx*dyy - dy*dxx) / (dx**2 + dy**2) # Find eddy boundaries. eddy_boundaries = measure.find_contours(np.abs(rossby_number), threshold) # Extract eddies. eddy_centers = [] eddy_radii = [] eddy_areas = [] eddy_strengths = [] for boundary in eddy_boundaries: # Calculate centroid of eddy. y, x = np.mean(boundary, axis=0) eddy_center = (lon[int(y)], lat[int(x)]) eddy_centers.append(eddy_center) # Calculate radius of eddy. eddy_radius = np.sqrt(measure.inertia_tensor(boundary)[0, 0]) eddy_radii.append(eddy_radius) # Calculate area of eddy. eddy_area = measure.area(boundary) eddy_areas.append(eddy_area) # Calculate strength of eddy. eddy_strength = np.mean(sst[np.round(boundary[:, 0]).astype(int), np.round(boundary[:, 1]).astype(int)]) eddy_strengths.append(eddy_strength) # Filter eddies by size. eddy_centers = np.array(eddy_centers) eddy_radii = np.array(eddy_radii) eddy_areas = np.array(eddy_areas) eddy_strengths = np.array(eddy_strengths) indices = np.logical_and(min_eddy_size <= eddy_areas, eddy_areas <= max_eddy_size) eddy_centers = eddy_centers[indices] eddy_radii = eddy_radii[indices] eddy_areas = eddy_areas[indices] eddy_strengths = eddy_strengths[indices] return eddy_centers, eddy_radii, eddy_areas, eddy_strengths ``` 该代码使用了 Scikit-image 库中的 `measure` 模块,该模块提供了一些计算几何特征的函数。具体来说,该代码首先计算了 SST 数据的梯度,并通过梯度计算了 Rossby 数,然后使用 `measure.find_contours` 函数找到了涡旋的边界,接着通过计算涡旋的几何特征(中心位置、半径、面积、强度)来提取涡旋。最后,该代码对涡旋进行了大小过滤,只保留了面积在指定范围内的涡旋。
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