一种多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法技术

本发明专利技术公开了一种多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法


[0001]本专利技术涉及河口海域巨量水文数据信息提取领域
。
更具体地说，本专利技术涉及一种多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法
。

技术介绍

[0002]河口位于陆地与海洋的交界处，拥有丰富的自然资源，也是人类社会经济活动的主要场所
。
近些年来，随着全球气候变暖，海平面上升，极端台风暴潮频繁出现，如粤港澳大湾区
2017
年出现的“天鸽”、2018
年出现的“山竹”连续两场强台风，给大湾区社会经济及人民生命财产造成重大损失
。
为有效应对河口地区强台风侵袭，同时服务于河口生态环境保护和社会经济活动，海洋
、
生态
、
水利
、
交通
、
渔业等各部门在河口地区布设了大量固定和临时观测站，获得了大量宝贵的河口海洋水文观测数据，但如何充分挖掘这些数据潜藏的巨大价值还需要从切合物理规律和开发更多智能化的分析处理技术方面开展更多专利技术创新工作
。
主要存在两方面的问题：
[0003]一方面，河口地区岸线复杂，岛屿众多，滩槽交错分布，径流和潮汐相互作用，不同季节和不同时间尺度内的海流主流向和余流处于不断变化之中；只有从观测的庞大水文数据中提取和识别其变化规律，才能更好服务于当前河口防灾减灾
、
生态环境保护
、
交通航运等的更高需求；这需要对现有数据分析方法进行创新；
[0004]另一方面，各行业当前获得的河口水文气象数据量极为庞大，以往技术手段往往针对的是短期实测数据的人工处理和分析，难以推广应用到长系列且庞大数据量的处理中，导致无法发挥长系列数据潜藏的价值，其主要原因是缺乏有效且智能化的数据处理和分析工具所致
。
因此，需要就庞大海洋水文数据的挖掘技术手段进行创新
。
[0005]河口潮流动力是泥沙
、
有机质
、
营养盐等输运扩散的直接载体，也是河口水生生物繁衍生息最为重要的生境因子
。
因此，如何更为科学合理计算和提取不同时间尺度下的潮流动力因子数值及其演变规律极为重要
。
实际上，
《
海港水文规范
》(JTS145
‑2‑
2013)
等提出的技术手段往往针对的是短期1～3天内水深方向3～6层实测数据的人工处理，且采用潮汐变化来识别潮流的涨潮或落潮，但在河口地区，潮汐变化与潮流经常存在不协同，导致该方法在计算潮流动力因子时存在较大误差
。
徐志扬等
(
潮汐河口潮流涨落特性定量判定方法
[J].
水文，
2010
，
30(3):65
‑
67.)
提出探寻某一方向潮流矢量分量的绝对值之和并取最大值的方法来区分涨潮流和落潮流特征，较水文规范的方法有所改进，但由于没有考虑流速和水深协同变化，从动量守恒定律的物理意义上存在不足
。

技术实现思路

[0006]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，本专利技术的一优选实施方案提供了一种多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1、
读取海洋水文数据，作为原始数据；
[0008]S2、
根据需要将原始数据分解为多个不同时段的原始数据文件；
[0009]S3、
对分解后的各个不同时段的原始数据文件逐个进行开展整汇编；
[0010]S4、
逐个分析各时段内的海流涨落潮区间；
[0011]S5、
逐个计算各时段内潮流动力因子；
[0012]S6、
输出整汇编数据和因子计算结果，并按要求输出动力因子的图格式文件
。
[0013]优选地，所述
S3
中，对分解后的各个不同时段的原始数据文件逐个进行开展整汇编，具体包括以下操作：
[0014]对分解后的各个不同时段的原始数据文件的数据逐个进行合理性识别和过滤，按要求进行时空插值，并按照水文规范要求的三点法或六点法格式输出
。
[0015]优选地，所述
S4、
逐个分析各时段内的海流涨落潮区间，具体包括以下步骤：
[0016]S41、
在时段
t
m
内实测有
n
个海流数据，即个海流数据，即其中代表水深平均流速矢量，
h
代表水深；
[0017]任选一与北向夹角为
θ1的直线作为短轴，则可以分解为该短轴的法线方向分量
v
in
和切线方向分量
v
it
，将该短轴作为单宽断面，则
i
时刻通过该单宽断面的单宽流量为：
[0018][0019]其中，
v
in
为任一时刻
i
的流速在该短轴的法线方向分量，
hi
为任一时刻
i
的水深；
[0020]S42、
以该短轴为分界线，定义短轴一侧的潮流矢量为涨
/
落潮流，另一侧为落
/
涨潮流，得到以流量
Q
为纵坐标
、
时间
t
为横坐标的流量变化曲线，并可以区分出
m
个涨潮和落潮时段，其中，所述流量变化曲线中，流量曲线与时间轴所围的阴影面积为涨潮量或落潮量，第
j
个涨
/
落潮时段内的潮量
F
j
为：
[0021][0022]其中，为
i
时刻通过该单宽断面的单宽流量，
v
in
为任一时刻
i
的流速在该短轴的法线方向分量，
hi
为任一时刻
i
的水深；
[0023]S43、
时段
t
m
内通过单宽断面
θ1的单宽总潮量为：
[0024][0025]其中，
F
j
为第
j
个涨
/
落潮时段内的潮量，为
i
时刻通过该单宽断面的单宽流量，
v
in
为任一时刻
i
的流速在该短轴的法线方向分量，
hi
为任一时刻
i
的水深；
[0026]S44、
将短轴与北向夹角按顺
/
逆时针旋转，旋转范围为
(
θ1，
θ1+180
°
)
，即可计算出通过不同单宽断面的单宽总潮量选取最大潮通量对应的短轴作为涨潮区间和落潮区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
读取海洋水文数据，作为原始数据；
S2、
根据需要将原始数据分解为多个不同时段的原始数据文件；
S3、
对分解后的各个不同时段的原始数据文件逐个进行开展整汇编；
S4、
逐个分析各时段内的海流涨落潮区间；
S5、
逐个计算各时段内潮流动力因子；
S6、
输出整汇编数据和因子计算结果，并按要求输出动力因子的图格式文件
。2.
根据权利要求1所述的多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法，其特征在于，所述
S3
中，对分解后的各个不同时段的原始数据文件逐个进行开展整汇编，具体包括以下操作：对分解后的各个不同时段的原始数据文件的数据逐个进行合理性识别和过滤，按要求进行时空插值，并按照水文规范要求的三点法或六点法格式输出
。3.
根据权利要求1所述的多时间尺度下的河口海域巨量水文数据信息提取方法，其特征在于，所述
S4、
逐个分析各时段内的海流涨落潮区间，具体包括以下步骤：
S41、
在时段
t
m
内实测有
n
个海流数据，即个海流数据，即其中代表水深平均流速矢量，
h
代表水深；任选一与北向夹角为
θ1的直线作为短轴，则可以分解为该短轴的法线方向分量
v
in
和切线方向分量
v
it
，将该短轴作为单宽断面，则
i
时刻通过该单宽断面的单宽流量为：其中，
v
in
为任一时刻
i
的流速在该短轴的法线方向分量，
hi
为任一时刻
i
的水深；
S42、
以该短轴为分界线，定义短轴一侧的潮流矢量为涨
/
落潮流，另一侧为落
/
涨潮流，得到以流量
Q
为纵坐标
、
时间
t
为横坐标的流量变化曲线，并可以区分出
m
个涨潮和落潮时段，其中，所述流量变化曲线中，流量曲线与时间轴所围的阴影面积为涨潮量或落潮量，第
j
个涨
/
落潮时段内的潮量
F
j
为：其中，为
i
时刻通过该单宽断面的单宽流量，
v
in
为任一时刻
i
的流速在该短轴的法线方向分量，
hi
为任一时刻
i
的水深；
S43、
时段
t
m
内通过单宽断面
θ1的单宽总潮量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：方神光，张劲，
申请(专利权)人：广东水利电力职业技术学院广东省水利电力技工学校，
类型：发明
国别省市：