【技术实现步骤摘要】
一种深海LADCP观测数据后处理方法及处理终端
[0001]本专利技术涉及LADCP数据处理
，具体是一种深海LADCP观测数据后处理方法及处理终端。
技术介绍
[0002]相对于ADCP观测方式，LADCP观测所得到的观测数据属于“瓦迭式资料”:LADCP在下放和回收过程中，每次发射的声波会得到相应的一个流速剖面，当前发射的声波所得到的流速剖面a与上一次发射的声波所得到的流速剖面b在深度上存在交叠，也即是流速剖面a和流速剖面b至少有一部分覆盖相同深度。目前国际海洋界LADCP数据处理的方法主要有两个，分别是剪切法和逆方法。在实际海流观测中，使用剪切法计算的各层流速数据质量理论上互不影响，反映的海流状况比较真实；但剪切值的叠加算法会使得误差也随之累加，最终计算得到的海洋上层或底层绝对流速会与真实值相差较大。逆方法的优点是充分利用附加信息，比如高精度GPS资料和船载ADCP资料，使获得的流速剖面更大程度上逼近真实流场；但由于其原理是将整个流速剖面看做一个整体函数，因此在低回波强度的深海获取的过多无效观测数据会导致流速剖面计算失败。此外，通过逆方法计算的流速剪切的精度要略低于剪切法的计算结果，这对于依赖流速剪切的海洋混合率计算来说是不利的。因此，亟需开发一种后处理方法及处理终端，从低回波环境深海LADCP数据中处理得到高精度的海水绝对流速和流速剪切。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种深海LADCP观测数据后处理方法，其能够解决
技术介绍
所描述的问题；>[0004]本专利技术的目的之二是提供一种处理终端，其能够解决
技术介绍
所描述的问题。
[0005]实现本专利技术的目的之一的技术方案为：一种深海LADCP观测数据后处理方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：获得LADCP原始观测数据；
[0007]步骤2：对LADCP原始观测数据中各个流速剖面按深度拼接在一起，得到LADCP测量仪随深度的倾角变化率的深度
‑
倾角变化剖面资料，
[0008]在深度
‑
倾角变化剖面资料中按深度依次划分为N层，任意两层在深度上均不重叠，N≥2，其中，第k层的厚度为B
k
，k＝1,2,
…
,N；
[0009]步骤3：按公式
①
计算各层的流速平均值：
[0010][0011]式中，表示第k层的流速平均值，U
ik
表示第i次释放信号对应的第k层的流速，n
k
表示第k层所覆盖的流速剖面个数；
[0012]步骤4：按公式
②
计算出第k层的流速剪切S
k
，按公式
③
计算得到各层的相对流速
剖面:
[0013][0014][0015]式中，U
bc,k
表示第k层的相对流速剖面，b
k
表示第k层所在的同一流速剖面上任意相邻两个观测值之间的水层厚度；
[0016]步骤5：按公式
④
计算出绝对流速剖面：
[0017]U
abc,k
＝U
bc,k
+U
ref
‑‑‑‑‑‑④
[0018]式中，U
abc,k
表示第k层的绝对流速剖面，U
ref
表示参考流速。
[0019]进一步地，所述步骤2中，倾角变化率越大，则划分的层厚越小且层数越多。
[0020]进一步地，划分的层厚满足如下关系：
[0021][0022]式中，Z
ik
表示第i次释放声波信号所对应的第k层的深度。
[0023]进一步地，在所述步骤4中，还包括平衡处理：
[0024]流速剪切突变位置所在当前层的上一层的深度上中间位置a的相对流速剖面上的流速值为U
a
，下一层的深度上中间位置b的流速值为U
b
，
[0025]若U
a
＞U
b
，则介于按深度增加方向的位置a至位置b之间的平滑后的流速剪切值按如下公式计算：
[0026][0027]式中，(n+1)表示位置a至位置b之间除去两个端点位置(a，b)之外的总共剪切值个数，S
m
表示从位置a开始的下一个流速值开始数起的第m个平滑后的流速剪切值，U
m
表示从位置a开始的下一个流速值开始数起的第m个流速值，
[0028]若U
a
＜U
b
，则介于按深度增加方向的位置a至位置b之间的平滑后的流速剪切值按如下公式计算：
[0029][0030]经过以上公式的平滑处理得到的流速剪切值S
m
替代S
m
所在层的按公式
②
计算得到的流速剪切。
[0031]进一步地，在经过步骤5计算得到绝对流速剖面后，还包括对绝对流速剖面进行优化处理，优化处理包括以下方案一至方案四中的一种或多种：
[0032]方案一：使用CTD深度数据推算出同时刻LADCP所在深度，对LADCP的流速w垂直积分最大值的时间与CTD位于最深处的时间进行校准，再将CTD获得的深度插值到LADCP记录的时间上，使深度和流速可以一一对应；
[0033]方案二：对GPS定位数据进行质量控制之后分段计算参考流速，再将每一段的参考流速叠加在相同时间段的LADCP观测系统上，实现对参考流速的优化；
[0034]方案三：以某个水深以下至海底以上的区间作为低回波强度水层，若低回波强度
水层以上水层在换能器一次观测所获得的有效数据个数不足2个，则排除此次观测；若低回波强度水层有效数据不足1个，则也排除此次观测；
[0035]若回波强度水层有效数据为1个，则对低回波强度水层划分若干水层，计算各个水层中所有流速的平均值，再将各个观测流速加上同时刻GPS计算得到的相对流速，以此代替该水层的流速；
[0036]方案四：通过垂向滤波的方式大大降低缆绳牵引力对流速观测的影响，具体包括：
[0037]首先取LADCP每次回波得到的第2
‑
5层流速数据的平均值，将该平均值自海表至海底进行排列，使用分段垂向滤波的方法过滤掉每段具有稳定周期的流速信号。
[0038]进一步地，采用3阶的巴特沃斯模拟滤波器对流速数据进行带通滤波。
[0039]实现本专利技术的目的之二的技术方案为：一种处理终端，其包括：
[0040]存储器，用于存储程序指令；
[0041]处理器，用于运行所述程序指令，以执行所述的深海LADCP观测数据后处理方法的步骤。
[0042]本专利技术的有益效果为：相比于传统方法，本专利技术采用分层平均思路，计算结果提高了低回波深海环境下各层海水绝对流速、流速剪切的精度和准确性，优于目前普遍使用的逆方法和剪切法。
附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深海LADCP观测数据后处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获得LADCP原始观测数据；步骤2：对LADCP原始观测数据中各个流速剖面按深度拼接在一起，得到LADCP测量仪随深度的倾角变化率的深度
‑
倾角变化剖面资料，在深度
‑
倾角变化剖面资料中按深度依次划分为N层，任意两层在深度上均不重叠，N≥2，其中，第k层的厚度为B
k
，k＝1,2,
…
,N；步骤3：按公式
①
计算各层的流速平均值：式中，表示第k层的流速平均值，U
i,j
表示第i次释放信号得到的剖面的第j层的流速，n
k
表示第k层所覆盖的流速剖面个数；步骤4：按公式
②
计算出第k层的流速剪切S
k
，按公式
③
计算得到各层的相对流速剖面的流速剪切S
i,j
::式中，U
bc,k
表示第k层的相对流速剖面，b表示第k层所在的同一流速剖面上任意相邻两个观测值之间的水层厚度；步骤5：按公式
④
计算出绝对流速剖面：U
abc,k
＝U
bc,k
+U
ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ‑‑‑‑‑‑④
式中，U
abc,k
表示第k层的绝对流速剖面，U
ref
表示参考流速。2.根据权利要求1所述的深海LADCP观测数据后处理方法，其特征在于，所述步骤2中，倾角变化率越大，则划分的层厚越小且层数越多。3.根据权利要求1所述的深海LADCP观测数据后处理方法，其特征在于，划分的层厚满足如下关系：式中，Z
ik
表示第i次释放声波信号所对应的第k层的深度。4.根据权利要求1所述的深海LADCP观测数据后处理方法，其特征在于，在所述步骤4中，还包括平衡处理：流速剪切突变位置所在当前层的上一层的深度上中间位置a的相对流速剖面上的流速值为U
a
，下一层的深度上中间位置b的流速值为U
b
，若U
a
＞U
b
，则介于按深度增加方向的位置a至位置b...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔子健，郭斌斌，梁楚进，苏丹仪，吴晓钰，梁前勇，蔺飞龙，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局自然资源部第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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