為完善目前走航ADCP觀測資料質(zhì)量控制尚未形成統(tǒng)一流程的問題,將走航ADCP觀測資料質(zhì)量控制歸納為船速獲取、聲速校正、偏角校正以及剖面數(shù)據(jù)處理四個主要步驟,并制定了一套較為系統(tǒng)的走航ADCP觀測資料質(zhì)量控制流程。以渤海遼東灣紅沿河核電站周邊海域船載走航ADCP觀測為例,按照提出的流程進行走航ADCP觀測資料的質(zhì)量控制。通過對比原始觀測數(shù)據(jù),質(zhì)量控制后的結(jié)果表明u分量流速剔除了23.56%的低可信度數(shù)據(jù),而v分量流速剔除了25.96%的低可信度數(shù)據(jù)。10 m與15 m水深處的質(zhì)量控制前后的流速-頻數(shù)直方圖表明,本文提出的流程能有效地降低觀測隨機性的影響。 

【文章來源】：海洋科學(xué)進展. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

走航ADCP資料數(shù)據(jù)處理流程

觀測區(qū)域與站位設(shè)置如圖2所示。觀測位置在遼東灣紅沿河核電站周邊海域,設(shè)置A(121°15′40″E,39°35′27″N)和B(121°10′40″E,39°36′46″N)兩個站位。觀測時間為2017-07-10T23:20—11T00:20。測船由A站位駛向B站位,航速約為2.5 m/s。觀測儀器為RTI公司(ROWE Technologies Inc.)300 kHz ADCP,儀器精度為±0.70%。儀器通過一個不銹鋼支架固定于右側(cè)船舷,入水深度為1.5 m,盲區(qū)為0.5 m,觀測資料的首層深度為2 m。儀器的采樣間隔設(shè)置為1 s,共設(shè)置30個單元層,每層的深度為1 m。觀測期間同時使用GPS(分米精度,10 cm)記錄地理位置與航向信息。2.2 質(zhì)量控制

觀測期間內(nèi)走航ADCP垂向分層為30層,共觀測3 337個剖面,u和v分量均獲得92 859個原始數(shù)據(jù)。由與底跟蹤船速進行矢量合成之后的絕對流速東、北分量(圖3a和圖3b)可以看出,未經(jīng)后續(xù)處理的原始觀測資料存在較多的噪聲信息甚至錯誤值,例如,超過水深的錯誤數(shù)據(jù)、近水底附近2～3層觀測數(shù)據(jù)、大量的隨機信號誤差等,可見原始數(shù)據(jù)并不能夠完全真實地還原流場流速。經(jīng)過偏角校正、剖面數(shù)據(jù)處理等,u分量共剔除21 882個無效或低可信度數(shù)據(jù),保留70 977個可信數(shù)據(jù),剔除數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)23.56%;v分量共剔除24 105個無效或低可信度數(shù)據(jù),保留68 754個可信數(shù)據(jù),剔除數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的25.96%。通過對比經(jīng)處理之后的流速東、北分量(圖3c和圖3d),能夠清楚看到質(zhì)量控制流程有效地排除了錯誤信息,同時也很好地保留了流場的真實特征。選取10 m與15 m水深處的質(zhì)量控制前后數(shù)據(jù)進行對比(圖4),也可看出質(zhì)量控制有效地剔除掉了部分遠(yuǎn)離真實流速值的錯誤數(shù)據(jù)。將流速信號平滑過濾,通過合成流速大小的頻數(shù)分布直方圖可進一步考查數(shù)據(jù)的離散程度,如圖5所示。不難看出,質(zhì)量控制前后的流速-頻數(shù)分布均大致符合正態(tài)分布,這是由于ADCP觀測過程中,每個剖面的觀測都包含一定的偏差,這種偏差近似符合正態(tài)分布。盡管質(zhì)量控制前后的結(jié)果都大致符合正態(tài)分布,即質(zhì)量控制后的結(jié)果也存在一定的隨機誤差,但是,通過對比可以發(fā)現(xiàn),質(zhì)量控制后的數(shù)據(jù),其流速變化的范圍已經(jīng)縮小,并且質(zhì)量控制后的數(shù)據(jù)相比原始數(shù)據(jù)有逐漸向均值靠攏的趨勢。總體來說,質(zhì)量控制流程能夠有效地消除遠(yuǎn)離真實值的錯誤數(shù)據(jù),降低觀測流速隨機性的影響。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]船載ADCP資料處理[J]. 吳云帆,吳中鼎,李占橋.  海洋測繪. 2014(06)
[2]CODAS系統(tǒng)在廈門灣走航ADCP觀測資料質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J]. 沈俊強.  應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[3]南大洋走航ADCP測流中的問題分析[J]. 劉娜,陳紅霞,馮穎,馬洪余.  海洋科學(xué)進展. 2010(04)
[4]南大洋船載走航式ADCP資料的技術(shù)處理和技術(shù)措施以及多學(xué)科應(yīng)用[J]. 董兆乾,蔣松年,賀志剛.  極地研究. 2010(03)
[5]珠江口外走航ADCP資料的系統(tǒng)誤差訂正與質(zhì)量控制[J]. 夏華永,廖世智.  海洋學(xué)報(中文版). 2010(03)
[6]走航ADCP數(shù)據(jù)處理與質(zhì)量控制方法研究[J]. 楊錦坤,相文璽,韋廣昊,紀(jì)風(fēng)穎.  海洋通報. 2009(06)
[7]極地科學(xué)考察船載ADCP資料處理[J]. 陳紅霞,劉娜,潘增弟.  極地研究. 2007(01)
[8]船載ADCP測量誤差的因素分析和校正方法[J]. 刁新源,于非,葛人峰,郭景松,張志欣.  海洋科學(xué)進展. 2006(04)
[9]ADCP資料處理中的船速計算[J]. 吳中鼎,梁廣建,李占橋,陳淼.  海洋測繪. 2004(05)
[10]ADCP的觀測及資料處理技術(shù)[J]. 蔣松年.  海洋技術(shù). 1992(01)

碩士論文
[1]ADCP流速數(shù)據(jù)質(zhì)量控制及系統(tǒng)的誤差修正[D]. 周翠翠.東南大學(xué) 2016



本文編號：3092924