[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811094300.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109141380A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雅麗;凡仁福;秦鈺;聶紅濤;魏皓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01C13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法，包括：(1)數(shù)據(jù)獲取；(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：選取質(zhì)量較好的下行數(shù)據(jù)，將CTD儀中記錄的2進(jìn)制或16進(jìn)制的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCII文件；(3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制：將所獲得的各站位溫度、鹽度、深度水文要素的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制；(4)數(shù)據(jù)平均：經(jīng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制后，對(duì)每個(gè)站位的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平均處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理海洋學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)

水溫、鹽度和深度是現(xiàn)今海洋調(diào)查中最基本的海洋水文參數(shù)，是研究海洋動(dòng)力與生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)，對(duì)海洋科學(xué)研究、海洋資源開(kāi)發(fā)、利用及保護(hù)等具有重要意義。溫鹽深儀(Conductivity-Temperature-Depthprofiler，CTD)是用于測(cè)量海水的溫度、電導(dǎo)率、深度等基本水文參數(shù)的觀(guān)測(cè)儀器，是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的物理海洋學(xué)調(diào)查儀器設(shè)備之一。CTD儀的問(wèn)世是傳統(tǒng)的水文觀(guān)測(cè)儀器發(fā)展的里程碑。利用CTD儀可方便、快速、高效、精確地測(cè)量水下不同深度上海水的溫度和電導(dǎo)率參數(shù),進(jìn)而能夠推算出海水鹽度、密度、聲速等相關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)海水參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)同步觀(guān)測(cè)。CTD儀可有效替代現(xiàn)場(chǎng)采樣測(cè)量，對(duì)于海洋科學(xué)考察、海洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)、海上國(guó)防建設(shè)、海洋環(huán)境保護(hù)等都具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法，旨在精確獲取并有效的處理溫鹽深等水文數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的可重復(fù)性和海洋中水文要素空間及時(shí)間特征的有效重現(xiàn)，為海水物理化學(xué)性質(zhì)、水層結(jié)構(gòu)和水團(tuán)運(yùn)動(dòng)狀況等相關(guān)海洋科學(xué)的研究提供更為高頻且精確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，技術(shù)發(fā)明方案如下。

一種基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法，主要包括以下步驟：

(1)數(shù)據(jù)獲取：基于CTD儀實(shí)時(shí)獲取觀(guān)測(cè)海域各站點(diǎn)處的溫度、鹽度、深度剖面數(shù)據(jù)；

(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：選取質(zhì)量較好的下行數(shù)據(jù)，將CTD儀中記錄的2進(jìn)制或16進(jìn)制的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCII文件；

(3)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制：將所獲得的各站位溫度、鹽度、深度水文要素的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，具體過(guò)程如下：

(31)感溫階段的數(shù)據(jù)標(biāo)記為“badflag”，進(jìn)行去除；

(32)根據(jù)海水壓力及儀器采樣頻率對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行逆壓校正，剔除因觀(guān)測(cè)環(huán)境或儀器本身狀態(tài)突變而產(chǎn)生的逆壓數(shù)據(jù)；

(33)基于標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去“尖峰”和“打結(jié)”處理，方法如下：

其中，i為某一站點(diǎn)的數(shù)據(jù)序列，z_i為對(duì)應(yīng)位置的水深，x_i為CTD儀所觀(guān)測(cè)對(duì)應(yīng)位置的原始數(shù)據(jù)，D_i為對(duì)應(yīng)水深處的一階導(dǎo)數(shù)，s為該站點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)水深一階導(dǎo)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差確定閾值，低于標(biāo)準(zhǔn)差s的某個(gè)倍數(shù)(取2倍或3倍)，剔除D_i超過(guò)閾值的水文要素觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將刪除處的數(shù)據(jù)用線(xiàn)性插值方法補(bǔ)充。

(4)數(shù)據(jù)平均：經(jīng)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制后，對(duì)每個(gè)站位的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平均處理。

本發(fā)明基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CTD儀的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、剔除以及批處理的程序化，成倍地縮短了用于數(shù)據(jù)處理的時(shí)間,顯著地提高了工作效率。本發(fā)明選用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)剔除標(biāo)準(zhǔn)和處理方法，充分考慮觀(guān)測(cè)儀器在現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察過(guò)程中因船體晃動(dòng)、儀器探頭感溫等因素，剔除虛假信號(hào)，從而有效地避免了主觀(guān)因素對(duì)處理結(jié)果的影響，保證應(yīng)用于科學(xué)研究的CTD數(shù)據(jù)質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1基于CTD儀的水文數(shù)據(jù)處理方法流程圖；

圖2數(shù)據(jù)處理前后對(duì)比圖:(a)處理前的溫度(實(shí)線(xiàn))和鹽度(虛線(xiàn))數(shù)據(jù)；(b)處理后的溫度(實(shí)線(xiàn))和鹽度(虛線(xiàn))數(shù)據(jù)。