[發明專利]一種基于ADCP的海水流速數據處理方法

有效

• 申請號: 202010317243.3
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111596093B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王一聰;聶紅濤;凡仁福;李志成;魏皓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G06F16/29;G06F16/215
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于ADCP的海水流速數據處理方法，包括以下步驟：

第一步 ADCP儀器設置與投放

了解測量地點水深以及確定測量層厚及測量頻率，將ADCP相關參數設置完成后，固定在測量支架上，放入海底并固定好，ADCP儀器開始工作；

第二步 數據提取與轉化

測量結束后，利用ADCP儀器配套軟件導出并且轉化成MATLAB軟件可讀的‘.mat’格式的數據；

第三步 數據合并與分組

所有轉化完成的數據分為若干個按時間順序編號的‘.mat’文件，每個文件中包含著所有的變量在某一段時間內的測量結果，需要對數據進行合并，并且找出數據缺失的位置，再對缺失時間段內的數據進行線性插值，具體步驟如下：

(1).使用MATLAB軟件打開已轉化為‘.mat’格式的數據，選擇需要處理的變量，包括時間、儀器傾角、流速東分量、流速北分量、垂向流速、壓力變量；

(2).將(1)步驟中選定的需要處理的變量，進行合并；按照轉化成的‘.mat’格式數據文件的編號順序，首先將時間數據進行合并，了解測量的起止時間；再將選定的變量一一進行合并；

(3). 對時間數據中缺失的地方進行篩查；時間數據中的斷點，也是其他數據的斷點；構造一個判斷數組，數組共有三個維度，第一維度代表天數，第二維度代表小時，第三維度代表分鐘；對每一天中，每一小時，每一分鐘進行篩查；選擇的測量頻率為4Hz/s，測量時長為每10分鐘工作9分55秒，稱一個10分鐘為一個burst，一分鐘測量240個數，每一個burst的最后一分鐘將會測得220個數；如果哪一分鐘缺少數據或者無數據，那么這一分鐘的數據個數就不會是240或者220；構造一個三維判斷數組，將測量到完整數據的分鐘賦值1，將無測量數據的分鐘賦值0，將有測量數據但是不完整的分鐘賦值2；

(4).從判斷數組中挑選出異常的天數；逐日排查判斷數組中‘2’或者‘0’的位置，如果某一天查詢不到‘2’或者‘0’，說明這一天的數據測量完整；如果查找到‘2’或者‘0’，說明這一天的數據測量不完整；同樣，從異常天數中挑選異常分鐘；通過已經查找出異常天數中‘2’或者‘0’的行與列，判斷出哪一天哪一小時哪一分鐘存在數據的缺漏現象，并做好記錄；

(5).數據的分組：因為數據測量時是以每一個burst為時間周期測量的，所以進行數據分組時，將時間、流速、壓力數據分成以burst為組的數據格式；分組時將同一個burst內的時間、流速、壓力、傾角數據，存儲在一起，便于管理和使用；分組完成的數據將以若干個burst數據組進行呈現；

第四步 補全數據

如果未排查到有數據缺漏的現象，那么說明儀器在該測量點測量期間工作穩定，數據質量較高；如果數據有缺測，將缺失的數據用相鄰兩個burst組中的數據的平均值補全；

第五步：數據異常值去除。

2.根據權利要求1所述的數據處理方法，其特征在于，.數據異常值去除包括下列步驟：

(1).查看儀器傾角數據，若傾角大于10°或小于-10°，該時間段對應的流速、壓力應當被剔除，不宜使用；

(2). 利用測得的壓力數據作為實際水深，剔除空氣層中的流速數據；壓力數據與層厚無關，表征的是水面以下至測量點的壓力，以‘m’為單位，亦當作測量點距離水面的深度；因此可得：水體中層數=壓力/層厚；在處理流速數據時，將水體中層數之外的空氣層數的數據賦為空值或者‘NAN’值；

(3).對水體中的異常測量值也應進行剔除：將海表2m以淺的數據剔除；了解測量地的水流狀況，或使用單點測流計測量地點流速范圍，剔除處于流速范圍之外的異常值。