潮汐潮流对登陆可行性的可视化评估方法
张 进 1，2，3李树军2，3孟凡军2，3
（1.32023部队 大连 116021）
（2.海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系 大连 116018）
（3.海军大连舰艇学院海洋测绘工程军队重点实验室 大连 116018）
摘 要 登陆场的潮汐潮流直接影响着登陆与抗登陆作战。针对当前登陆可行性评价中存在的不足，论文结合数值计算和调和分析的方法，进行登陆场潮汐潮流情况的预报，提出了潮汐潮流对登陆可行性的可视化评估方法，实现了静态与动态环境下的可视化评估。实验验证所提方法的有效性和优越性，为登陆的可行性评估提供参考。
关键词 登陆场；潮汐潮流；可视化评估；可行性评估
1 引言
登陆场的潮汐潮流直接影响着登陆与抗登陆作战、布雷、扫雷、舰艇活动和水下武器的使用等［10］。目前潮汐潮流的预报方式主要是动力方法和统计方法。前者管理繁琐，需要长时间的高分辨率预报，计算量大，研究区域一旦确定，每次预报不能随意更改；后者观测时间序列长，只适用于有限站点，无法得到一个区域的潮汐潮流场的整体情况［1～4，13～14］。传统海图是通过水深注记表达的海底地形上加绘潮流矢量图实现的，记录地点少，不具备时态特征，如图1。可视化方面，对潮流的可视化表达有断面平均流速矢量、定点时间序列、逐时潮流矢量图和大面流场的矢量表达等多种表达方法［5～8，15］。
本文充分考虑潮位变化和潮流进退规律，根据潮汐潮流预报中数值计算方法和调和分析方法的优缺点，采用将两者结合起来进行预报的方法，对登陆区域潮汐潮流的预报和可视化仿真，分析了潮汐潮流对登陆可行性的影响，实现了可视化评估登陆的可行性，具有重要的现实意义。
2 潮汐潮流的可视化建模
2.1 潮汐的可视化建模
根据潮汐变化规律来推算潮汐未来的情况，被称为潮汐预报。潮汐预报的基本原理，就是潮汐分析的反演，即一方面需有该地已知的潮汐调和常数，另一方面尚需天文参数，这就是常用的调和预报法。调和方法的表达式为
式中，i考虑的分潮数；A0是平均海面；fi为交点因子；ωi为分潮角速率；(V0)格i表示格林尼治天文初始位相角（用于推算起始日期）；t为区时时间；u格i-gi为天文角的交角订正角；分潮调和常数包括：代表分潮的振幅 Hi，代表分潮的专用迟角gi。 fi，u格i-gi的变化由于缓慢，因此，它们在某一段时间内可取为常值（等于该段中间时刻的 fi和 u格i-gi格值）。
2.2 潮流的可视化建模
潮流的观测可以采用浮漂移测流法，定点测流法等方法。通过对观测资料的分析，重要的是对未来的变化进行预测和可视化表达。本文采用潮流调和常数，用调和方法进行潮流的预报，原理如下：潮流的描述与潮汐类似，在海上某点需要用两个互相正交的方向上的振动进行迭加，在北、东两个分量上将潮流分解，结合给定的潮流调和常数，计算已知时刻潮流北、东两个分量，进而计算潮流的流速和流向，实现潮流的预报。其公式如下：
根据第2节所示原理，在整个登陆区域水平方向采用 21×15的网格，网格大小为1000m×1000m，X轴向西为正，Y轴向北为正，Z轴向上为正；垂直方向表示水深方向，分为0m，2m，5m，10m，20m共5层，水平方向的网格划分如图1所示。计算出每个网格点逐时的潮位值和潮流的流向、流速，生成记录文件，每个网格点一个记录，外循环由东向西，内循环从南至北的记录顺序。每月逐时潮位数据作为潮位的每个记录数据；每月逐时潮流流速和流向代表潮流的每个记录数据；每个记录的数据为2字节整型，9999表示陆地或无资料。
式中，u0、v0表示平均潮流，Ui、Vi是各分潮潮流的振幅，ζi是分潮潮流北分量专用迟角，ηi表示东分量专用迟角，W表示潮流的大小，θ表示潮流的方向。
3 潮汐潮流的可视化表达与集成显示
3.1 潮汐潮流网格划分
(3)实践成绩50%，考察学生在课程项目中软件开发能力、团队合作能力、项目实施和管理能力，课程老师进行跟踪整个项目实施过程，课程结束时组织小组答辩，根据学生演示汇报、项目答辩以及项目文档报告的完成情况，由小组互评决定学生实践成绩。
图1 潮汐潮流网格划分图
3.2 潮汐的可视化表达与集成显示
潮汐的可视化主要包括单点潮汐和区域潮汐数据的可视化。单点潮汐数据的可视化主要通过读取潮汐的过程数据，即潮位随时间的变化规律然后绘制潮汐曲线而实现的；区域潮汐数据的可视化主要是读取某一时刻整个区域的潮位数据，然后通过数据填充或渲染的方法进行可视化。本文选取了三个不同时刻的登陆场区域潮位数据，分别进行了三维可视化渲染，图2（a）、（b）、（c）分别是三个不同时刻的潮汐显示图。
图2 不同时刻潮汐显示
从图2中可以清晰看出潮位随时间的变化情况，时刻1的潮位最高，时刻2潮位降低，时刻3达到最低。而对于固定时刻登陆场区域的潮汐，由于每个网格点之间的潮位高度差别只有cm量级，在图中很难显示出差别，因此显示效果并不明显。
在同类研究中,优质护理管理模式的护理效果为97.73%,护理满意度为100%,从上述结果中可以看出,本次研究结果与同类研究中的效果基本一致[3]。
3.3 潮流的可视化表达与集成显示
潮流是动态变化要素，所以潮流的可视化包括单点潮流和区域潮流数据的可视化以及区域潮流的动态演示［5～8，14～15］。根据登陆场地理环境可视化的要求，以及已有数据条件的限制，本文主要实现了登陆场区域潮流数据的可视化，而没有分析单点潮流的情况，因此无法实现区域潮流的动态演示。对于区域潮流数据的可视化，本文考虑到与地理环境其他要素集成显示的效果，主要采用了大面流场的矢量表达方法，流速大小用箭头长短代表，流向用箭头方向代表。本文分别进行了同时刻不同深度层的潮流显示和同深度不同时刻潮流显示。图3中（a）、（b）分别是某时刻 h=2m 和 h=10m 的大面积流场矢量表达，图4中（a）、（b）分别是 h=2m不同时刻的涨潮流和落潮流的潮流大面积矢量表达。
图3 同时刻不同深度下的潮流显示
图4 同深度不同时刻的潮流显示
选取2016年8月—2017年8月在我院开展维持性血液透析治疗的患者108例作为研究对象。以护理方法的不同，将其分为常规组及护理组，每组各54例。其中，常规组中，男34例、女20例，年龄为29～67岁，平均年龄为（48.0±2.6）岁；病程为6～13个月，平均病程为（9.0±0.8）个月；护理组中，男30例、女24例，年龄为29～69岁，平均年龄为（49.0±2.7）岁；病程为4～13个月，平均病程为（8.5±0.7）个月。两组患者一般资料比较，差异不具有统计学意义（P＞0.05），具有可比性。
本文采用上述融合技术，对登陆区域潮汐潮流等要素进行集成显示。其中，海底地形、潮汐采用三维渲染的方法，潮流采用大面流场的矢量表达方法。
3.4 融合技术集成显示
被解释变量为主营业务利润(profit)，研发费用(R&D)和营销费用(advertisement)为解释变量，考虑到研发费用和营销费用对主营业务利润的作用可能有滞后性，因此本文采用滞后一阶的多元线性回归模型。
从图中可以看出，效果图直观清晰显示潮流，涨潮流和落潮流在不同时刻的显示有明显差别；而同时刻深度为10m的潮流比深度为2m的潮流相比，潮流方向没有多大变化，而潮流大小明显变化。
刘雁衡一向对人故弄玄虚感到厌烦，不过对方比较有礼，不便给对方脸色看，就随他出大门，出了门左拐。刘雁衡放慢脚步问：“还要走多远？”
融合技术是实现各要素集成的关键因素，它使得海面、潮流、海底之间或海浪、潮流、海底之间的通视成为可能。并且现实世界中的海水本来就是半透明化的，融合技术可以使模拟的效果更加逼真。调用融合技术的关键函数代码如下：
图5是同一时刻的海底地形、潮汐、潮流的三维集成显示图，其中图5（a）的潮流水深为2m，图5（b）的潮流水深为10m，图5（c）是水深为2m、10m的双层潮流叠置显示图。
图5 同时刻三维集成显示
4 实验与分析
单舰登陆的最佳时机是高潮时刻，因此静态评估在进行地理环境各要素对登陆可行性的可视化评估时，选择高潮时刻进行研究［11］。考虑到舰船的吃水等因素，确定显示的潮流深度在2m。然后基于3.3所示的潮流可视化方法，进行潮流的可视化显示，对此地域进行实验，结果如图6。
表1 登陆级别与颜色对应表
4.1 静态环境下潮流对登陆可行性的评估
本文对某登陆地域进行实验，分析潮汐潮流对登陆可行性的影响，按范围划分为可登陆、尚可登陆、不能登陆三个等级［9］，相应等级设置为不同颜色，分别进行了登陆可行性的三维可视化静态和动态评估，可登陆级别与颜色的对应表1。
从图中可以看出，本海区此时刻的潮流较小，各地域均满足可登陆与尚可登陆要求，经分析得到潮流对登陆可行性的登陆可行性地带图。实验结果如图7。
图6 潮流对登陆的可行性显示
图7 登陆可行性地带图
4.2 动态水位影响下的登陆可行性的评估
实际登陆作战一般在高潮前2h～3h发起，不可能只在一个时间点进行［10，12］。而在此登陆时间段内，水位不可能是一成不变的，水位的不同将会引起0～5m水深区间的变化，相应潮流也会随之改变，因此基于动态水位研究登陆可行性可视化评估是必要的。
在传统研究中，对登陆可行性的研究大多采用静态的方法，没有考虑水位的变化［11～12］。实际中，随着水位的涨落，登陆区域潮流也随之变化，根据前面所述的方法对各时刻的潮流进行可视化表达，分别提取出某一高潮时刻和平均海面时刻的登陆可行性地带，实验结果如图8（a）、（b）所示。
图8 高潮和平均海面的登陆可行性对比
图9 是另一时刻当潮流条件发生明显变化后，登陆可行性发生较大变化的结果。从图中可以看出，潮流不能登陆条件对登陆可行性造成了整体的影响。
图9 不同潮流条件下登陆可行性比
5 结语
本文分析了潮汐潮流对登陆可行性的影响，分别实现了潮汐潮流对登陆可行性的可视化评估，并进行了集成显示，最后在动态水位影响下的潮流对登陆可行性评估，并进行了动态综合显示。实验表明，所提方法对选择登陆地域的可行性提供准确科学的参考依据。
2017年9月6日，教育部发布明确“取缔校园贷款业务，任何网络贷款机构都不允许向在校大学生发放贷款。”的要求。在强大的监管之下，许多校园借贷平台开始退出大学生借贷市场。经过行业的调整，目前大学生主要使用的网络借贷平台主要有以下三类：
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A Visual Evaluation Method for Tide and Tidal on Landing Feasibility
ZHANG Jin1，2，3LI Shujun2，3MENG Fanjun2，3
（1. No. 32023 Troop of PLA，Dalian 116021）
（2. Department of Military Oceanography and Hydrography ＆ Cartography，Dalian Naval Academy，Dalian 116018）
（3. Key Laboratory of Hydrographic Surveying and Mapping of PLA，Dalian Naval Academy，Dalian 116018）
Abstract The tide and tidal of the landing-ground have a direct effect on landing and anti-landing operations.Aiming at the deficiency of the current evaluation on landing feasibility，this paper combines numerical computation and harmonic analysis to forecast the conditions of the tide and tidal at the landing-ground，proposes a visual evaluation method for the feasibility，and realizes the visual evaluation in static and dynamic environment. Experimental result shows that the method is effective and superior，which can offer reference for the feasibility evaluation of landing.
Key Words landing-ground，tide and tidal，visual evaluation，feasibility evaluation
中图分类号 E836
DOI： 10.3969/j.issn.1672-9730.2019.07.024
收稿日期： 2019年1月11日，
修回日期： 2019年2月18日
基金项目： 国家自然科学基金项目（编号：41571441）资助。
作者简介： 张进，男，硕士，助理工程师，研究方向：制图学与GIS研究。李树军，男，博士，教授，博士生导师，研究方向：制图理论与研究。孟凡军，男，博士，研究方向：智能交通与导航。
Class Number E836
标签：登陆场论文; 潮汐潮流论文; 可视化评估论文; 可行性评估论文; 32023部队大连116021)论文; 海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系大连116018)论文; 海军大连舰艇学院海洋测绘工程军队重点实验室论文;