[發明專利]一種走航ADCP數據質量分析與再處理系統

在審

• 申請號: 201711041596.X
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107895002A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 唐華亮;聶紅濤;凡仁福;劉漢霖;趙偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G01P5/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 吳學穎

技術領域

本發明涉及海洋數據分析領域，更具體的說，是涉及一種走航ADCP數據質量分析與再處理系統。

背景技術

聲學多普勒流速剖面儀(ADCP)可實現不同深度層連續、高頻流速和流向信息的獲取，進而實現流向及強度的準確確定。相對傳統流速流向測量設備，ADCP具有測量速度快、精度高、可獲取三維流場信息等優點，是目前國際上測量多層海流剖面的最有效的方法，被廣泛應用于海洋調查、海洋工程等領域，國內外海洋工作者針對ADCP的數據處理方面進行了大量的研究。

但是現有的船載ADCP流速測量數據處理中還存在以下問題：

盡管ADCP的實驗室精度很高，但實際使用中的情況則很大程度取決于海洋環境條件等客觀因素，對于走航ADCP而言，由于船處于不斷地運動中，難免會對海流的實際流動造成影響，這些因素使得ADCP的數據處理相當的復雜。

目前ADCP的數據后處理和質量控制尚未形成統一通用的規范和標準。ADCP生產商提供的說明文檔主要側重于ADCP的觀測、維護等，對ADCP的數據后處理和質量控制涉及很少。

ADCP數據資料挖掘的深度不夠，ADCP資料向海洋生態和懸浮物方面的擴展性應用，與國外相比，我國學者對ADCP資料向海洋懸浮物方面的擴展性應用已經開展了一定工作，而向海洋生態學方面的擴展性應用，開展的工作極少。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供了一種走航ADCP數據質量分析與再處理系統，能夠降低數據處理難度，提高數據處理效率，保證數據質量，同時拓展與深入走航ADCP資料的應用。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種走航ADCP數據質量分析與再處理系統，該系統主要由信息數據庫、可視化數據處理終端、走航ADCP數據再處理功能模塊三部分組成；

所述信息數據庫主要存儲走航ADCP測定的流速數據、底跟蹤數據、GPS經緯度數據、AVISO衛星高度計所測地轉流數據、其它定點流速觀測數據、高分辨率全球潮模式模擬的潮流數據；

所述可視化數據處理終端具有數據分析和繪圖功能，所述可視化數據處理終端具有自動化數據質量分析系統，對走航ADCP測定的流速數據中的失真無效數據或缺失數據進行校對與補償，通過底跟蹤數據和GPS經緯度數據融合處理，計算參考層速度、船速和船位，進而得到實際流速、流向信息，再通過數據聚類、回歸分析和偏差分析方法，結合AVISO衛星高度計所測地轉流數據、其它定點流速觀測數據、高分辨率全球潮模式模擬的潮流數據對比分析，判斷走航ADCP流速數據的準確性，分析結果通過簡易繪圖、交叉繪圖和特殊繪圖方式顯示出來；

所述走航ADCP數據再處理功能模塊主要包括浮游生物生態模塊、懸浮物研究模塊以及譜分析模塊；所述浮游生物生態模塊利用船載走航ADCP記錄的后向散射強度得到浮游生物量的關系和變化規律；所述懸浮物研究模塊利用ADCP的后向散射強度提取海水中懸浮物的信息；所述譜分析模塊實現對所測走航斷面流速數據時間域與空間域的譜分析。

所述信息數據庫的存儲信息還包括：數據質量分析記錄數據，數據處理相關文檔、圖表以及圖像數據，以及操作過程中所產生的臨時數據。

所述可視化數據處理終端主要采用MTATLAB的圖形用戶界面(GUI)技術的基本界面組件組成。

所述懸浮物研究模塊通過建立ADCP后向散射強度和懸浮物濃度回歸關系反演懸浮物的濃度分布，計算懸浮物濃度的空間分布指數、運動速度和輸出量，揭示懸浮物全深度的結構和分布狀態。

所述譜分析模塊結合可視化數據處理終端，選取特定的斷面流速數據，結合ADCP數據潮流分離功能得到潮流或去潮的海流信息，進行插值、濾波處理，使數據符合頻率譜分析或波數譜分析的要求，進行時間或空間上的譜分析。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

(1)本發明主要由信息數據庫、可視化數據處理終端、走航ADCP數據再處理功能模塊三部分組成，條理清晰，便于數據的質量分析和可視化管理；

(2)本發明中的可視化數據處理終端可以更好的篩選和矯正原始數據，保證數據的可靠性；將不同儀器測量的數據同化導入導出，提高了數據的可操作性，方便了數據的管理，提高了系統的工作效率；可以很直觀的呈現出數據所包涵的海流信息，提高了系統的可視性；