[發明專利]浮標自動監測系統數據質量控制方法

在審

• 申請號: 201810833400.9
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109033037A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 張彩云
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;張凡忠

浮標自動監測系統數據質量控制方法，涉及浮標自動監測系統。數據質量分析，在數據質控之前需對數據的質量進行分析，數據質量分析是浮標數據特征分析中數據準備過程中的重要一環，是數據預處理的前提；異常值剔除方法，針對自動監測系統獲得的異常值；現場驗證評估：通過現場采樣、實驗室測量等方式對浮標監測參數進行驗證評估，尤其是對生物、化學探頭所測數據，以確保數據的可靠性；比對參數主要有NO₃、DO、Chl以及CDOM等。可在浮標布放地點采集水樣，帶回實驗室進行分析；然后將實驗室分析數據與浮標數據畫出相關曲線圖，從其分布趨勢上判斷浮標所采集數據的可靠性。

技術領域

本發明涉及浮標自動監測系統，尤其是涉及浮標自動監測系統數據質量控制方法。

背景技術

浮標自動監測系統是進行海洋水質連續監測有效的技術手段之一。利用浮標的連續觀測，人們對所監測海域的海洋變化特征由過去的定性描述轉成定量的精確測量；同時，隨著浮標監測數據的長期積累，也將為今后海洋環境大尺度的時空變動研究提供寶貴的資源。可以說，一套可靠、準確、有效的監測數據集是進行海洋環境質量評價和提升海洋環境管理能力的基本依據。但由于浮標長年連續運轉，某些參數會產生漂移，加上海上環境復雜，受海流、海浪、航運、生物附著等因素的影響，浮標自動監測數據質量的不確定性也大大增加。因此，做好浮標監測數據的質量控制研究，保證其獲取有代表性的可靠數據系列，是發揮浮標自動監測數據真正效用的基本保障。

發明內容

本發明的目的在于針對浮標自動監測系統的特點及數據特征，提供可為浮標自動監測系統數據維護、管理與應用提供技術參考，同時這些數據經過質量控制后可進一步為開展近海海洋動力/生態學研究提供可靠現場數據支持的浮標自動監測系統數據質量控制方法。

本發明包括以下步驟：

1)數據質量分析，在數據質控之前需對數據的質量進行分析，數據質量分析是浮標數據特征分析中數據準備過程中的重要一環，是數據預處理的前提；

在步驟1)中，所述數據質量分析包括以下方法：

(1)缺失值分析：數據缺失主要指監測數據因種種原因而缺失的數據，包括記錄的缺失和記錄中某個字段信息的缺失，一般會以比觀測值大很多或小很多的數據表示，缺失值分析如表1所示，-6999即為缺失值。

表1

(2)重復數據分析：數據出現重復測量的情況，一種是數據整理過程，出現采樣數據具有同樣的時間；另一種是可能由于儀器與傳輸的問題，記錄的數據與表1相同，重復數據見表2，其中，下劃線部分與前兩個數據觀測時間一致。

表2

(3)異常值分析：異常值分析主要是指檢驗數據中是否含有不合理的數據，一般是其數值明顯偏離其他的觀測值，主要采用以下三種方法分析：

a.簡單統計量分析：利用儀器的量程范圍判斷其最大值和最小值取值范圍是否超出合理的范圍，若常用水質自動監測系統YSI儀器中葉綠素的量程超過范圍為0～400ppb，則判定該變量為異常；

b.3σ分析：如果數據服從正態分布，在3σ原則下，異常值常被定義為一組測定值中與平均值的偏差超過3倍標準偏差的值，在正態分布的假設下，距離平均值3σ之外的值出現的概率為P≤0.003，屬于極個別的小概率事件；

c.箱型圖分析：箱型圖提供識別異常值的一個標準，異常值通常被定義為小于QL-1.5IQR或QU+1.5IQR的值，QL稱為下四分位數，Qu為上四分位數；

由于一些污染或赤潮事件本身即為異常事件，因此許多觀測數據若用3σ或箱型圖分析會把這些特殊期間的數據被誤判為異常數據，在進行異常值分析時需非常謹慎，可將這段數據單選出來進行分析判斷。