發(fā)布時(shí)間: 2025-12-12 點(diǎn)擊次數(shù): 37次
安德拉海流計(jì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)處理與誤差分析是一項(xiàng)系統(tǒng)工作,旨在確保海流數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。下面這個(gè)流程圖概括了其核心環(huán)節(jié),之后我會(huì)為你解析每個(gè)階段的要點(diǎn)。
一、數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟
海流觀測(cè)的最終結(jié)果是經(jīng)過一系列嚴(yán)格處理后的數(shù)據(jù)。上圖展示了從原始數(shù)據(jù)到最終數(shù)據(jù)產(chǎn)品的核心流程,具體每一步的操作要點(diǎn)如下:
1、數(shù)據(jù)解碼與提取:安德拉海流計(jì)的數(shù)據(jù)通常以特定格式存儲(chǔ)在記錄器(如SeaGuard II)或存儲(chǔ)卡中。第一步是使用軟件(如安德拉實(shí)時(shí)數(shù)采軟件)將十六進(jìn)制(HEX)等原始數(shù)據(jù)解碼為可讀的工程單位(如cm/s,°C)。
2、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換:這是核心環(huán)節(jié)。海流計(jì)測(cè)量的是相對(duì)于儀器自身的流速。要得到真實(shí)的地理方位(正北流向),必須利用儀器內(nèi)置的固態(tài)電子羅盤進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時(shí),儀器可能因水流沖擊發(fā)生傾斜,內(nèi)置的傾斜傳感器會(huì)進(jìn)行補(bǔ)償,確保水平速度計(jì)算的準(zhǔn)確性。
3、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制(QC):此階段旨在識(shí)別并處理不可靠數(shù)據(jù)。
- 可疑值/異常值識(shí)別:檢查數(shù)據(jù)是否在合理范圍內(nèi)(如流速是否超出0-300 cm/s的量程)。
- 相關(guān)性檢查:對(duì)于采用Janus配置(四個(gè)換能器)的聲學(xué)多普勒剖面?zhèn)鞲衅鳎ㄈ鏒CPS),可以通過比較四個(gè)波束計(jì)算的垂直速度估計(jì)值,來評(píng)估數(shù)據(jù)在水平均勻性假設(shè)下的合理性。若某一換能器數(shù)據(jù)因系泊纜等干擾失效,還可利用其余三個(gè)換能器計(jì)算三波束解。
4、矢量平均與合成:海流是矢量。處理時(shí)通常先計(jì)算北向和東向的分量,再對(duì)這些分量進(jìn)行平均,最后合成得到測(cè)量時(shí)段內(nèi)的平均流速和流向。這種方法比直接對(duì)速度和方向進(jìn)行算術(shù)平均更科學(xué)。
5、潮汐濾波與分離:海流觀測(cè)數(shù)據(jù)通常是潮流和余流的合成。為分離它們,需對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)(通常≥25小時(shí))進(jìn)行潮汐濾波(如使用低通濾波器濾除短周期變化)或調(diào)和分析,從而分離出周期性潮流和非周期性的余流。

二、主要誤差來源及其分析
| 誤差類別 | 具體來源 | 影響與分析 |
| 儀器自身誤差? | 流速傳感器的精度(如±0.15 cm/s)和流向傳感器的精度(如±5°)。這是無法避免的固有誤差。 | 通常較為固定,可在后期校正中部分修正。 |
| 環(huán)境干擾誤差? | 系泊系統(tǒng)干擾:海流計(jì)及其系泊纜、浮子等會(huì)干擾流場(chǎng),尤其在測(cè)量表層流時(shí) | 可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏離真實(shí)值,需通過合理布放設(shè)計(jì)(如使用前向測(cè)量模式降低纜繩渦流干擾)和數(shù)據(jù)處理(如識(shí)別并剔除明顯受干擾的數(shù)據(jù)段)來減小 |
| 水體特性影響:聲學(xué)多普勒海流計(jì)的測(cè)量依賴于水中足夠的散射體(如懸浮顆粒、浮游生物)。若水體過于潔凈,散射信號(hào)弱,信噪比降低,會(huì)增加測(cè)量誤差。 | |
| 布放與操作誤差? | 儀器傾斜:雖然內(nèi)置傳感器會(huì)補(bǔ)償,但若傾角過大(如調(diào)查船布放時(shí)鋼絲繩傾角超過10°),需進(jìn)行深度訂正 | 可能引入顯著誤差,需記錄布放參數(shù)以便校正。 |
| 背景噪聲:例如在聲學(xué)多普勒海流計(jì)測(cè)量深度較大時(shí),有效信號(hào)減弱,噪聲影響相對(duì)增強(qiáng) | 可通過設(shè)置合理的信號(hào)強(qiáng)度閾值來識(shí)別。 |
三、提升數(shù)據(jù)可靠性的建議
為獲得更可靠的數(shù)據(jù),建議:
1、優(yōu)化布放:精心設(shè)計(jì)系泊系統(tǒng),盡量減小對(duì)流場(chǎng)的干擾。確保海流計(jì)處于預(yù)定水層,并記錄準(zhǔn)確的布放時(shí)間和位置。
2、同步觀測(cè):同步觀測(cè)溫度、鹽度(電導(dǎo)率)、深度等參數(shù),有助于數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量評(píng)估。
3、比測(cè)驗(yàn)證:在重要研究中,可與其他可靠?jī)x器(如船載ADCP)進(jìn)行同步比測(cè),驗(yàn)證數(shù)據(jù)一致性。