點(diǎn)，定義為受觀測誤 差影響最大的樣本，剔除該數(shù)據(jù)點(diǎn)，重新建立數(shù)據(jù)集，同樣利用上面的步驟確定白冠覆蓋率 模型中的相關(guān)參數(shù)。
[0034] 重復(fù)上面的步驟，并通過圖示標(biāo)示該計算模型中的相關(guān)參數(shù)隨迭代步驟的變化趨 勢，通過選擇適當(dāng)?shù)牡鷶?shù)目，確定模型并得到白冠覆蓋率，既保證所剔除的觀測數(shù)據(jù)盡量 少，又使得計算模型的參數(shù)相對穩(wěn)定，從而達(dá)到最佳的效果。
[0035] 本實施例共計捜集了 19組前人相關(guān)的白冠覆蓋率觀測數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)樣本數(shù)目 為657個，來比較新擬合的經(jīng)驗關(guān)系式同前期研究數(shù)據(jù)擬合的經(jīng)驗關(guān)系式的差異。
[0036] 本實施例除了給出經(jīng)驗關(guān)系式中的兩個重要參量外，同時也給出了數(shù)據(jù)擬合過程 中的幾個相關(guān)統(tǒng)計量，如SSE(和方差），計算擬合數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)對應(yīng)點(diǎn)的誤差的平方和； MSE(均方根），也叫回歸系統(tǒng)的擬合標(biāo)準(zhǔn)差；R-square(確定系數(shù)），通過數(shù)據(jù)的變化來表 征一個擬合的好壞，"確定系數(shù)"的正常取值范圍為[01]，越接近1，表明自變量對因變量的 解釋程度越高，擬合越好。
[0037] 在目前沒有更好觀測數(shù)據(jù)的背景下，本實施例擬通過剔除部分偏移較大數(shù)據(jù)樣本 來達(dá)到完善白冠覆蓋率參數(shù)化公式的目的，在運(yùn)里做兩點(diǎn)假設(shè)：第一，目前關(guān)于白冠覆蓋率 的經(jīng)驗表達(dá)關(guān)系式是可信的，第二，我們運(yùn)里匯集的多源數(shù)據(jù)中部分?jǐn)?shù)據(jù)在圖像處理過程 中存在較大誤差，需要進(jìn)行剔除。在前人的相關(guān)研究中，由于數(shù)據(jù)量相對較少，如有些研究 僅有幾個數(shù)據(jù)的觀測樣本，對于個別數(shù)據(jù)樣本的剔除都會引起擬合系數(shù)較大的振蕩，而在 運(yùn)里我們匯集了 657組觀測數(shù)據(jù)，剔除少量的數(shù)據(jù)點(diǎn)并不會影響結(jié)果的可信度，同時相應(yīng) 的系數(shù)在剔除數(shù)據(jù)的過程中理論上會逐漸收斂于一組穩(wěn)定數(shù)值。
[0038] 進(jìn)行數(shù)據(jù)剔除擬合的主要步驟如下：
[0039] 1)對于所匯集的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，根據(jù)物理關(guān)系表達(dá)式進(jìn)行擬合，確定相應(yīng)的 模型參數(shù)a和b。 W40]。根據(jù)所確定參數(shù)a和b代入白冠覆蓋率模型W 分別計算對應(yīng)不同風(fēng)速 的白冠覆蓋率數(shù)值。
[0041] 3)計算觀測樣本的白冠覆蓋率數(shù)值同利用模型得到的白冠覆蓋率數(shù)值偏差數(shù)據(jù) 集的統(tǒng)計量：和方差，均方根和確定系數(shù)。
[0042] 4)觀測樣本的白冠覆蓋率數(shù)值減去利用白冠覆蓋率模型計算的數(shù)值來計算各個 原始數(shù)據(jù)點(diǎn)和所構(gòu)建模型的差異，即對于每一個觀測數(shù)據(jù)，都可W求到一個觀測數(shù)值同模 型計算數(shù)值的偏差，其實運(yùn)個數(shù)值差就是運(yùn)個差異；通過對于差異取絕對值即可確定各個 點(diǎn)同所建立模型的偏移量。
[00創(chuàng) W通過曲線分析模型中的相應(yīng)參數(shù)（系數(shù)曰，系數(shù)b，和方差，均方根，確定系數(shù)） 隨著總樣本數(shù)量的變化趨勢，如果參數(shù)變化趨于穩(wěn)定，如確定系數(shù)的數(shù)值達(dá)到0. 9W上，貝U停止計算，確定模型。
[0044] 6)如果參數(shù)的變化趨勢不滿足上述條件，則剔除偏離最大的樣本點(diǎn)，返回1)繼續(xù) 進(jìn)行計算。
[0045] 由于運(yùn)里的數(shù)據(jù)集有657組，為了避免該方法對于數(shù)據(jù)剔除過度，我們設(shè)定剔除 上限不超過原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的1/4,即164個，分別給出擬合系數(shù)，和方差，均方根和確定系數(shù)隨 數(shù)據(jù)剔除的變化趨勢。如果剔除1/4的數(shù)據(jù)后仍然無法滿足停止計算的條件，我們認(rèn)為原 始數(shù)據(jù)的樣本數(shù)量過少，該方法并不適合，需要通過觀測手段增加觀測樣本數(shù)量。
[0046] 本方法同傳統(tǒng)的方法相比主要差別在于，本方法認(rèn)為觀測數(shù)據(jù)是存在誤差的，對 于觀測數(shù)據(jù)應(yīng)該有選擇性的使用，而不應(yīng)該全部選擇。在建立白冠覆蓋率模型的過程中， 通過客觀分析方法剔除偏差較大的數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整計算模型的系數(shù)。最終模型中相關(guān)參數(shù) 的選擇取決于該參數(shù)隨剔除數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化所決定，而不是提前確定所需要剔除數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù) 量。
[0047] 擬合系數(shù)a隨迭代步數(shù)的變化趨勢如圖2所示，可W看到在前25個數(shù)據(jù)剔除過程 中，該系數(shù)有較大的變化，在第50個數(shù)據(jù)剔除前后也有輕微的振蕩，在第80步后，該系數(shù)的 趨勢相對穩(wěn)定，變化較小。 W48] 擬合系數(shù)b隨迭代步數(shù)的變化趨勢如圖3所示，由于該系數(shù)同系數(shù)a根據(jù)同組數(shù) 據(jù)確定，其變化趨勢也非常相近，在前25步變化較大，在100步后逐漸趨于穩(wěn)定。
[0049] 和方差SSE和均方差RISE隨迭代步數(shù)的變化趨勢如圖4和圖5所示，由于運(yùn)里在 迭代過程中不斷去除引起擬合誤差最大的數(shù)據(jù)點(diǎn)，和方差和均方差的數(shù)值隨著迭代步數(shù)的 增加迅速減小，和方差在第60步時已降至初始數(shù)值的10%，在第91時已降至初始數(shù)值的 5%，均方差則在第111步時降至初始數(shù)值的20%。
[0050] 確定系數(shù)R-Square隨迭代步數(shù)的變化趨勢如圖6所示，該系數(shù)正常取值范圍為
[01]，越接近1，表明方程的變量對應(yīng)變量的解釋能力越強(qiáng)。從該圖上可W看出在94步時確 定系數(shù)的數(shù)值達(dá)到0. 9,在第141步時候確定系數(shù)則達(dá)到0. 95。
[0051] 綜合上面各個方面，如擬合系數(shù)、和方差，均方差和確定系數(shù)隨迭代步數(shù)的變化趨 勢，并考慮到盡可能多保留原始數(shù)據(jù)的原則，我們認(rèn)為運(yùn)里可W采用確定系數(shù)為0. 9的位 置作為截取點(diǎn)，保留的數(shù)據(jù)點(diǎn)為564個，數(shù)據(jù)保留率為85. 84%，此時擬合系數(shù)a的數(shù)值為 2. 63e-06,擬合系數(shù)b的數(shù)值為5. 06,和方差的數(shù)值為初始值得4. 62 %，均方差為初始數(shù)值 的23. 2%。此時的建議擬合公式為：W= 2. 63X10 6U5'°6,我們認(rèn)為該模型可W較好描述不 同海況下的白冠覆蓋率隨風(fēng)速的變化趨勢，可W通過該模型得到白冠覆蓋率。
【主權(quán)項】
1. 基于逐步數(shù)據(jù)剔除的海洋白冠覆蓋率算法，其特征在于包括以下步驟： 1) 對不同數(shù)據(jù)源的海洋白冠覆蓋率觀測數(shù)據(jù)整合成數(shù)據(jù)集； 2) 將數(shù)據(jù)集代入白冠覆蓋率模型進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得到系數(shù)的值； 3) 將系數(shù)的值代入白冠覆蓋率模型； 如果白冠覆蓋率模型中統(tǒng)計參數(shù)變化未達(dá)到設(shè)定值，則通過白冠覆蓋率模型與海洋白 冠覆蓋率觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到白冠覆蓋率模型計算所得白冠覆蓋率與觀測的海洋白冠 覆蓋率的偏差；然后在數(shù)據(jù)集中剔除偏差值最大的觀測數(shù)據(jù)點(diǎn)并重新建立數(shù)據(jù)集；返回步 驟2); 如果白冠覆蓋率模型中統(tǒng)計參數(shù)變化達(dá)到設(shè)定值，則確定白冠覆蓋率模型中的系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逐步數(shù)據(jù)剔除的海洋白冠覆蓋率算法，其特征在于所述白冠覆蓋率計算模型為 W為白冠覆蓋率，&。表示10m高度處風(fēng)速，a和b 為系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逐步數(shù)據(jù)剔除的海洋白冠覆蓋率算法，其特征在于 所述統(tǒng)計參數(shù)為和方差或均方根或確定系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于逐步數(shù)據(jù)剔除的海洋白冠覆蓋率算法，包括以下步驟：海洋白冠覆蓋率觀測數(shù)據(jù)整合成數(shù)據(jù)集；將數(shù)據(jù)集代入白冠覆蓋率模型擬合得到系數(shù)值；將系數(shù)值代入白冠覆蓋率模型；若模型中統(tǒng)計參數(shù)變化未到設(shè)定值，則通過白冠覆蓋率模型與海洋白冠覆蓋率觀測數(shù)據(jù)的比較，得到模型計算所得白冠覆蓋率與觀測海洋白冠覆蓋率的偏差；剔除偏差值最大的觀測數(shù)據(jù)點(diǎn)重建數(shù)據(jù)集；返回求系數(shù)的值步驟；當(dāng)模型中統(tǒng)計參數(shù)變化達(dá)到預(yù)設(shè)值后，即可確認(rèn)白冠覆蓋率模型中的各個參數(shù)。本發(fā)明確定白冠覆蓋率模型的最終可用系數(shù)，或者剔除原始數(shù)據(jù)樣本的個數(shù)，是依據(jù)模型參數(shù)隨剔除數(shù)據(jù)量的變化來決定，而不是在先前指定，提高了海洋白冠覆蓋率的計算可信度。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105279308
【申請?zhí)枴緾N201510581319
【發(fā)明人】林振華, 管守德, 范聰慧
【申請人】中國科學(xué)院海洋研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月14日