本发明涉及一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，属于船舶航线设计领域和天基遥感产品。
背景技术：
1、利用天基观测获取的海冰数据对航线进行快速规划对保障船舶航行安全尤为重要。传统的航线规划通常主要考虑航行成本而未将海冰冰情作为限制因素，而已有的北极航道可通行性研究受限于数据获取能力，多以海冰密集度数据为单一参量对海冰冰情进行分析；且在最优路径规划过程中通常使用的dijkstra最短路径分析算法，其运行效率较低。因此基于多种海冰参量，在实时海冰冰情基础上进行高效的北极船舶最优航线规划具有重要的应用价值。
技术实现思路
1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，提高北极船舶航线规划的准确性和时效性。
2、本发明的技术解决方案是：
3、本发明公开了一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，包含以下步骤：
4、生成初步像元标记后的影像；
5、根据天基海冰密集度、海冰厚度及船舶破冰能力，计算所述像元标记后影像中每个像元的综合通航风险指数；
6、根据所述综合通航风险指数确定所述每个像元的可通行性；
7、根据像元的可通行性，基于启发式搜索a*算法，根据代价函数确定起点和终点间的最短路径；
8、将所述最短路径作为起点和终点间的船舶最优规划航线。
9、进一步地，在上述规划方法中，所述生成初步像元标记后的影像，具体为：
10、基于海陆分布数据、文献资料将属性为陆地、岛屿及由于地缘限制因素不能通行的像元标记为不可通行。
11、进一步地，在上述规划方法中，所述计算每个所述像元的综合通航风险指数，具体为：
12、riov＝ct×rvv,t
13、其中，riov为船舶类型v在该像元所代表区域的综合通航风险，ct为该像元内海冰类型t的海冰密集度，rvv,t为船舶类型v和海冰类型t对应的船舶航行风险指数。
14、进一步地，在上述规划方法中，船舶类型v根据船舶破冰能力划分等级，海冰类型t根据海冰发育阶段与海冰厚度之间的相关性，由海冰厚度确定；rvv,t取值范围为-6到3。
15、进一步地，在上述规划方法中，所使用海冰密集度ct和海冰厚度数据为同一时相的天基海冰产品，并需将所述海冰密集度ct和海冰厚度数据重采样为相同空间分辨率后使用。
16、进一步地，在上述规划方法中，所述基于启发式搜索a*算法，根据代价函数确定起点和终点间的最短路径，确定起点和终点间的最短路径，具体为：
17、s1、获取起点和终点的坐标及像元可通行性影像上每个可通行像元坐标；
18、s2、设置open表和closed表，open表存放已知相邻可通行但未访问的像元，closed表存放已经访问的像元；
19、s3、将起点加入open表中；
20、s4、计算从起点到相邻各可通行像元的代价值g，并将起点作为相邻各可通行像元的父节点；
21、s5、将起点的相邻各可通行像元加入open表中，并把起点移入closed表中；
22、s6、计算open表中所述起点的相邻各可通行像元到终点的代价估值h，结合所述代价值g，得到综合估值f；
23、s7、寻找所述综合估值f最小的open表中起点的相邻可通行像元，作为节点n，并将其从open表移入closed表中；
24、s8、对节点n的相邻像元中的所有可通行像元进行判断处理；
25、s9、重复步骤s6～s8，如果终点被加入到closed表中，则存在最短路径，算法结束；如果open表已空，但终点未被加入到closed表中，则不存在最短路径，算法结束。
26、进一步地，在上述规划方法中，所述对节点n相邻像元中的所有可通行像元进行判断处理，具体为：
27、s21、判断节点n的相邻可通行像元i是否已经在closed表中，若是，则重复步骤s21，判断下一相邻可通行像元i+1；若否，则进入步骤s22；
28、s22、判断所述相邻可通行像元i是否在open表中，若否，则将相邻可通行像元i加入open表中，进入步骤s23；若是，则进入步骤s23；
29、s23、设置节点n为相邻可通行像元i的父节点，并计算起点到相邻可通行像元i的代价值g；
30、s24、判断将节点n作为相邻可通行像元i的父节点是否可以使代价值g变小，如果是，则将节点n作为其父节点，并重新计算代价值g。
31、进一步地，在上述规划方法中，所述综合估值，计算公式为：
32、f＝g+h
33、其中，f为从起点经某可通行像元再到达终点的综合估值；g为从起点沿已确定的路径到该可通行像元的代价值；h为从该可通行像元到终点的代价估值。
34、进一步地，在上述规划方法中，代价值g和代价估值h的衡量单位一致，采用曼哈顿距离或欧几里得距离公式计算。
35、进一步地，在上述规划方法中，将所述综合通航风险指数大于0的像元标记为可通行，其余为不可通行。
36、本发明与现有技术的有益效果在于：
37、(1)本发明基于最新的极地运行限制风险评估系统(polaris)，在海冰密集度和海冰厚度两种反映海冰冰情的参量基础上进行北极船舶航线规划，使用高时空分辨率的天基海冰数据产品，可提高北极船舶航线规划的准确性和时效性。
38、(2)本发明基于启发式搜索算法a*算法进行最优路径的确定，该算法集中了常规算法dijkstra算法和早期启发式算法准确和高速的优点，可高效地确定最优北极船舶航线。
1.一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：所述生成初步像元标记后的影像，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：所述计算每个所述像元的综合通航风险指数，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：船舶类型v根据船舶破冰能力划分等级，海冰类型t根据海冰发育阶段与海冰厚度之间的相关性，由海冰厚度确定；rvv,t取值范围为-6到3。
5.根据权利要求3所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：所使用海冰密集度ct和海冰厚度数据为同一时相的天基海冰产品，并需将所述海冰密集度ct和海冰厚度数据重采样为相同空间分辨率后使用。
6.根据权利要求1所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：所述基于启发式搜索a*算法，根据代价函数确定起点和终点间的最短路径，确定起点和终点间的最短路径，具体为：
7.根据权利要求6所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：所述对节点n相邻像元中的所有可通行像元进行判断处理，具体为：
8.根据权利要求6所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：所述综合估值，计算公式为：
9.根据权利要求8所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：代价值g和代价估值h的衡量单位一致，采用曼哈顿距离或欧几里得距离公式计算。
10.根据权利要求1所述的一种基于天基海冰产品的北极船舶航线规划方法，其特征在于：将所述综合通航风险指数大于0的像元标记为可通行，其余为不可通行。
