[发明专利]基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法

权利要求书

1.一种基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、走航观测准备；

S2、进行走航观测；

S3、走航ADCP观测数据失准角的矫正；

S4、误差数据的剔除；

S5、盲区数据处理；

S6、调和分析计算。

2.根据权利要求1所述的基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：

选取进行潮流分析的对象海域，下载对象海域附近长期潮位或者水位数据，对该数据进行调和分析，选出主要分潮信息；

根据水位数据长时间序列的调和分析结果，确定对象海域主导类型，以及全日潮和半日潮分潮类型；

设计ADCP断面起止观测时间，进行相位投影计算，要求所有断面分潮周期投影覆盖主要分潮整个相位，将各断面观测时间投影在全日潮和半日潮周期内，若观测时间均覆盖了全日潮和半日潮周期，确定该方案可行。

3.根据权利要求1所述的基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：使用80吨的木制渔船，ADCP安装在远离发动机的船体前侧，船速保持在3-5m/s，按照设计时间获取断面流速数据，且每个断面起始点重合，测线保持直线。

4.根据权利要求1所述的基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：

利用三种笛卡尔坐标系，分别是NOE、XOY、X’OY’，NOE是地理坐标系，N和E分别代表地理的北和东，由于地磁偏角的存在，真实船向会出现偏差；这样以真实船向为参考的XOY坐标系与NOE地理坐标系形成了夹角α，在ADCP安装过程中，ADCP的方向与船底的龙骨线会出现较小的角度偏差β，构成X’OY’坐标系，即ADCP测流坐标系，在实际计算中，只能得到两个角度α、β之和，即失准角γ＝α+β，在X’OY’和NOE坐标系内，ADCP底跟踪模式下所得流速和GPS模式下所得流速可由下式求得：

为X’OY’坐标系内相对于ADCP的流速，和分别为X’OY’和NOE坐标系内的船速，两种模式在NOE坐标系内的绝对流速误差ε_ADCP和ε_GPS可表示为公式：

当γ＝0时，两种模式的绝对流速不存在误差，但由于地磁偏角的存在，γ≠0，两种模式流速均会存在误差，矫正失准角后检验船速的精度；

所述检验船速的精度的步骤如下：

ADCP底跟踪船速根据现有的设定条件，流速误差小于2cm/s，将GPS数据按照10分钟间隔进行平滑处理，用下列公式计算船速：

其中为第i分钟的GPS船速，t_i-5和t_i+5分别为第i分钟前后各五分钟的GPS数据，为两时刻内的位移。

5.根据权利要求1所述的基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：

将船向的标准偏差STD作为去除误差值的标准，计算公式如下：

H_i为第i分钟的船向Heading，为N分钟的平均船向，这里N等于10分钟，当STD＞1.3时，对应时间内船向偏转较大，观测数据误差较大，去除此段船速，后期分析中再通过相邻边界的流速线性内插补全该段数据，流速通过宽度200m，深度4m的窗口进行平滑处理，去除较小尺度变化的影响。

6.根据权利要求1所述的基于走航ADCP观测海流数据的潮流调和分析计算方法，其特征在于，所述S5包括以下步骤：

在一个完整的观测断面，ADCP的盲区包括顶部盲区、边部盲区、底部盲区，所述边部盲区有两个且分别处于左右岸，根据观测区域地形能忽略两侧的边部盲区，只对顶部盲区和底部盲区进行处理；顶部盲区深度等于仪器换能器入水深度、仪器盲区深度和滞后距离三者之和，底部盲区深度等于旁瓣层的厚度，顶部盲区和底部盲区的数据缺失通过外插补全，将实际观测的流速数据投影到公共端面用于后续的数据分析，将投影后的数据按照距离平均到分辨率为200m x 2m的计算网格内。