[发明专利]一种基于ADCP的海水流速数据处理方法

说明书

本发明涉及一种基于ADCP的海水流速数据处理方法，包括以下步骤：ADCP仪器设置与投放；数据提取与转化；数据合并与分组：所有转化完成的数据分为若干个按时间顺序编号的‘.mat’文件，每个文件中包含着所有的变量在某一段时间内的测量结果，需要对数据进行合并；补全数据；数据异常值去除。

技术领域

本发明涉及海流测量领域，具体涉及一种基于ADCP的海水流速数据处理方法。

背景技术

海洋与人类的生活息息相关。进入21世纪以来，全球海洋环境问题频发，迫使人类关注海洋，合理开发海洋资源。研究海洋环境的变化的方式分为现场观测和数值模拟，而现场观测的数据是数值模拟的基础。海水流速数据是人类研究海洋变化过程的一个重要参数。海水的流场分布可以一定程度上反映出该海区的地形地貌、天气变化以及水交换能力等特征。因此准确的海水流速数据是研究海洋环境变化的基础数据。

声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP)是测量海洋流速剖面的重要设备。ADCP通过测定声波入射到海水中微颗粒后向散射在频率上的多普勒频移，从而得到不同水层水体的运动速度。ADCP可以进行长时间、高时间分辨率和高空间分辨率的流速剖面测量，但是在数据处理的时候也会遇到一些问题，表现在以下几个方面：

1.如果进行长时间的连续高精度观测，那么观测结束时，仪器中存储的数据量是十分巨大的。例如进行25天的观测，采样频率为4Hz/s，那么最终获得的数据长度达到800多万个。数据所占内存较大，使用较为麻烦。

2.然而在长时间的测量过程中，仪器会出现短时间的不稳定状况，数据也会出现时间不连续的情况。如果忽视缺失的数据片段，对数据处理结果会有影响。但是在如此长时间序列的数据中找出数据缺失的位置是十分困难的。

3.对于仪器测量的异常值的判定和剔除，缺少一套相应的标准，造成数据处理结果不理想或是数据剔除量过多，造成浪费。

4.从ADCP原始数据的导出直至处理成为可以使用的二次数据，还没有一套标准的流程，需要建立一套清晰、简洁、完善、高效的处理流程。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于ADCP的数据处理方法，目的在于寻找到长时间流速观测数据中缺失数据的位置以及对应时间点，用线性插值或其他方式填补空缺，消除由于仪器测量的不稳定造成的数据不完整现象，为后续的研究提供准确的数据。技术方案如下：

一种基于ADCP的海水流速数据处理方法，主要包括以下步骤：

1.仪器设置与投放

了解测量地点水深以及确定测量层厚及测量频率，将ADCP相关参数设置完成后，固定在测量支架上，放入海底并固定好，仪器开始工作。

2.数据提取与转化

测量结束后，利用仪器配套软件导出并且转化成MATLAB软件可读的‘.mat’格式的数据。

3.数据合并与分组

所有转化完成的数据通常会分为若干个按时间顺序编号的‘.mat’文件，每个文件中包含着所有的变量在某一段时间内的测量结果。因此，首先需要对数据进行合并，并且找出数据缺失的位置，再对缺失时间段内的数据进行线性插值或其他方式进行补位，具体步骤如下：

(1).首先使用MATLAB软件打开已转化为‘.mat’格式的数据，选择需要处理的变量，如时间、仪器倾角、流速东分量、流速北分量、垂向流速、压力等变量。

(2).将3-(1)步骤中选定的变量，进行合并。按照转化成的‘.mat’格式数据文件的编号顺序，首先应当将时间数据进行合并，具体了解测量的起止时间。再将选定的变量一一进行合并。合并完成后，先对时间数据进行处理。