走航ADCP原理及误差分析

文章介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流的基本原理,重点对船载ADCP测流误差的主要来源和校正方法进行了分析。     

船载ADCP资料处理

通过对大量走航ADCP观测资料的分析,提出一整套的ADCP资料质量控制和预处理方法,并对提出的ADCP"基准流速控制"的处理方法与传统的"选取参考层法"进行了比较,证明此方法不但可有效提高ADCP资料的处理精度,并可提高资料的处理效率,减少人为的干预因素。     

船载ADCP资料的潮流分离技术

潮流分离技术是对船载ＡＤＣＰ资料进行分析、研究的一种方法, 着广泛的应用前景。本文综合介绍了目前已有的几种船载ＡＤＣＰ资料的潮流分离技术以及它们的效果,并通过各种方法的比较阐述了它们的适用性。     

台风期间浮标和潜标上ADCP的空间变化、数据误差及校正#br#

基于南海北部浮标和潜标的声学多普勒流速剖面仪（ADCP）数据,通过一套几何算法计算了台风海鸥（1415）期间ADCP的空间变化和流速误差,并进行数据校正。浮标上,台风过后ADCP的水平位移最大可达2.61 km,水平流速误差最大可达0.27 m/s,垂向流速误差最大仅为5×10^-4 m/s;温跃层流速校正值在台风过后显著大于流速测值,这表明水平校正对于温跃层流速的质量控制很重要。潜标上,ADCP最大垂向位移增量为179 m,最大绳子倾角为35°,最大水平位移为1.5 km; ADCP水平流速误差和倾角误差都很小,在数据校正中可忽略不计,但对台风过后中层流速的垂向校正不能忽略。     

深海锚系潜标ADCP数据处理的质量控制研究

基于2017年4月至2018年8月西太平洋深海潜标观测数据,本文开展了锚系式声学多普勒流速剖面仪数据处理的质量控制研究工作。本文总结了质量控制的基本方法,重点解决了ADCP在流速观测中普遍存在的条带状异常问题。研究结果表明,质量控制常用的良好率与姿态(横摇、纵摇)并不能有效去除异常数据。本文进一步通过流速误差与相关幅值对数据进行质量控制,发现可以有效地去除条带状的异常数据,显著地提高了数据质量水平。因此,该工作对开展海流的结构特征、变异规律和动力机制等研究工作有重要的意义。     

船载ADCP资料的潮流分离方法在厦门港断面重复走航中的应用

本文运用Candela等提出的潮流分离方法,选用高斯函数作为基函数,采用Matlab程序,首次对厦门港嵩鼓水道的船载ADCP断面重复走航资料进行潮流分离计算．通过对14个计算点的Candela方法计算结果与引进差比关系准调和分析方法计算结果的分析比较可见：（1）两种方法计算所得余流在大、小潮的相关系数分别为0．9882和0．8521,余流相对误差在大、小潮分别为0．065和0．150,而所得余流方向在大、小潮的相关系数分别为0．9982和0．9865,余流方向相对误差在大、小潮分别为0．023和0．027．两种方法计算的余流及其方向的相关性很高（在样本数为14,置信度为α=1％时,相关系数大于0．6610,结果是可信的）,而平均相对误差也很小．（2）对14个计算点的M2、S2、K1、O1、M4和MS4等6个分潮的计算结果（共有84个样本数据）进行分析比较,两种方法计算所得6个分潮的长轴、长轴方向和短轴在大潮的相关系数分别为0．9838、0．8960和0．2335,而在小潮的相关系数分别为0．9656、0．7555和0．2209．这两种方法计算所得6个分潮的长轴、长轴方向和短轴在大潮的平均相对误差分别为0．375、0．071和0．753,而在小潮的平均相对误差分别为0．287、0．254和0．845．两种方法计算的分潮长轴及其方向的相关性很高（在样本数为84,置信度为α=1％时,相关系数大于0．283,结果是可信的）．相应的分潮长轴的相关性略低,但是在样本数为84,置信度为α=5％时,相关系数均大于0．217．可认为在置信度为α=5％时,计算结果是可信的,而平均相对误差则略显较大．综上所述,我们认为采用Candela等的方法对船载ADCP断面重复走航资料进行潮流分离计算是可行的．     

走航ADCP数据处理与质量控制方法研究

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流的基本原理和利用ADCP自带软件进行原始数据处理过程中需要设置的关键参数;着重论述了ADCP数据标准化处理和质量控制方法的研究,并利用实测数据对研究方法进行了验证。结果表明,本文研究的方法针对ADCP底跟踪观测数据处理效果良好,并可为GPS跟踪模式下的ADCP数据处理和质量控制提供可行的技术参考。     

基于船载ADCP观测对罗源湾湾口断面潮流及余流的分析

基于对罗源湾可门水道的25 h连续走航ADCP观测,成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内的潮流为往复流,水道南部M₂分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M₄振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20 m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20 m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×108 m3。     

深海ADCP数据处理及产品生产流程研究

本文基于深海海底动力平台采集的ADCP原始数据,论述了ADCP数据的标准化处理流程及质量控制方法,对原始数据及经过质量控制后的数据进行了不同角度和层面的分析。基于绘制的各类图件,对数据质量、数据有效性、设备性能做出了评估,并分析了深海观测点的海流状况。研究结果表明,本文研究的流程与方法针对ADCP观测数据处理效果良好,可为后续ADCP数据处理、产品生产及质量控制提供技术参考。     

基于船载ADCP观测对半封闭海湾湾口断面潮流及余流的分析（英文）

基于对罗源湾可门水道的25小时连续走航ADCP观测,本文成功构建了沿走航断面共12个站位的连续海流时间序列,并对这些站位的潮流、余流以及潮通量等进行了分析。结果表明可门水道内的潮流为正规半日潮流,驻波性质明显,涨潮首先出现在水道中下层而退潮则首先发生在水道上层。水道内潮流为往复流,水道南部M2分潮流流速较大,并且其倾角自北向南逐渐增加。此外,水道两端的浅水区域内浅水分潮M4振幅较显著。可门水道内余流呈现出两层结构,20m以浅余流沿东北向流出海湾,并且出流的核心位置偏南,而20m以深的余流沿西南向流入湾内,入流的流核位于偏北的近底层区域。对潮通量的积分计算表明通过可门水道进入罗源湾的潮通量约为4.81×10^8m^3。     

ADCP对悬浮沉积物浓度的测量及其误差分析研究

为实时、连续地测量海水中悬浮沉积物,利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP),可以在测流的同时,测量海洋悬浮沉积物浓度。描述了利用后散射强度,估计悬浮沉积物浓度的原理。在现场测试中,利用采水器采集水样,通过水样分析并结合声信号的衰减特征对AI)CP的测量结果进行修正。作者还结合现场测试结果,对这一测量方法的精度进行了分析。现场实验表明,经公式校正后,ADCP测得的后散射强度与实测水样所获得的悬浮沉积物浓度之间有很好的相关性,相关系数达0．88,由此证明,此测量方法具有很好的实用价值和应用前景。     

国产走航式声学海流剖面仪的应用分析

针对国产走航式声学海流剖面仪的应用性能进行评价,为用户及生产厂家提供借鉴。首先,就国产走航式声学海流剖面仪的实际数据,从不同角度和层面,全面分析和考察了其测量数据的各项性能,有针对性地绘制了各类图件,并通过数据质量、数据有效性、测流精度、测流深度等各方面的分析比对,对国产走航式声学海流剖面仪做出定性评价。其次,通过与国外同类仪器的以往应用情况进行对比分析,发现在船只转向和往复航行、加速和减速航行、高速航行时,国产走航式声学海流剖面仪表现更佳。最后,基于应用中的不足给出相关建议。     

两种型号RDIADCP测速精度分析

关于多普勒海流剖面仪（ADCP）测速精度一直没有明确认识,基于差分ADCP底跟踪船速与差分GPS测量船速进行比较,统计分析了ADCP测速精度,并利用直线拟合的方法,给出了两种型号RDIADCP的测速误差。结果表明,不同航速下38kHzADCP测速精度较高,且不受船速影响;300kHzADCP底跟踪船速始终大于GPS船速,误差随船速呈线性增加。     

ADCP资料处理中的船速计算

船载ADCP具有走航测流的特点,弥补了传统测流仪器只有停船才能观测的不足。它可以同时观测多层海流数据,获取连续性资料。ADCP测得流速是海水相对于船体的速度,在正常观测条件下,船速远大于海水流速,因而船速计算是ADCP资料处理的关键。本文对不同的船速计算方法进行了比较,对使用参考层法计算船速的原理、特点和效果进行了论述。     

Evaluating the NOAA Coastal and Marine Ecological Classification Standard in estuarine systems: A Columbia River Estuary case study

A common first step in conservation planning and resource management is to identify and classify habitat types, and this has led to a proliferation of habitat classification systems. Ideally, classifications should be scientifically and conceptually rigorous, with broad applicability across spatial and temporal scales. Successful systems will also be flexible and adaptable, with a framework and supporting lexicon accessible to users from a variety of disciplines and locations. A new, continental-scale classification system for coastal and marine habitats—the Coastal and Marine Ecological Classification Standard (CMECS)—is currently being developed for North America by NatureServe and the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). CMECS is a nested, hierarchical framework that applies a uniform set of rules and terminology across multiple habitat scales using a combination of oceanographic (e.g. salinity, temperature), physiographic (e.g. depth, substratum), and biological (e.g. community type) criteria. Estuaries are arguably the most difficult marine environments to classify due to large spatio-temporal variability resulting in rapidly shifting benthic and water column conditions. We simultaneously collected data at eleven subtidal sites in the Columbia River Estuary (CRE) in fall 2004 to evaluate whether the estuarine component of CMECS could adequately classify habitats across several scales for representative sites within the estuary spanning a range of conditions. Using outputs from an acoustic Doppler current profiler (ADCP), CTD (conductivity, temperature, depth) sensor, and PONAR (benthic dredge) we concluded that the CMECS hierarchy provided a spatially explicit framework in which to integrate multiple parameters to define macro-habitats at the 100 m² to >1000 m² scales, or across several tiers of the CMECS system. The classification's strengths lie in its nested, hierarchical structure and in the development of a standardized, yet flexible classification lexicon. The application of the CMECS to other estuaries in North America should therefore identify similar habitat types at similar scales as we identified in the CRE. We also suggest that the CMECS could be improved by refining classification thresholds to better reflect ecological processes, by direct integration of temporal variability, and by more explicitly linking physical and biological processes with habitat patterns.     

Volume transport of the Soya Warm Current revealed by bottom-mounted ADCP and ocean-radar measurement

The vertical structure of the Soya Warm Current (SWC) was observed by a bottom-mounted acoustic Doppler current profiler (ADCP) in the region of the SWC axis near the Soya Strait during a 1-year period from May 2004. The ADCP data revealed a marked seasonal variability in the vertical structure, with positive (negative) vertical shear in summer and fall (winter and spring). The volume transport of the SWC is estimated on the basis of both the vertical structure observed by the ADCP and horizontal structure observed by the ocean radars near the strait. The transport estimates have a minimum in winter and a maximum in fall, with the yearly-averaged values in the range of 0.94–1.04 Sv (1 Sv = 10⁶ m³ s⁻¹). These lie within a reasonable range in comparison to those through other straits in the Japan Sea.     

基于PAADCP 的海流流速的误差分析及校正方法

为了更加合理、有效地利用海流测速数据,必须进行误差分解和校正。通过分析相控阵声学多普勒海流剖面仪(PAADCP)测试海流流速的原理,提出了海试数据粗差区别与动态校正的算法,采用小波多尺度分析方法,降低了系统误差和随机误差,建立了海流流速的误差分析与校正方法。利用海试实测的垂向流速数据,分析了一般情况下的海流流速的误差,得到垂向流速的均值±0.02 m/s,误差精确度小于0.23 m/s,验证了方法的有效性及合理性。所得算法和方法对于海流测速数据的实时处理和后处理具有实用价值。     

Analysis on the Circulation of the Yangtze River Estuary Based on ADCP Measurements

According to analysis on field data obtained by ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler),the flow regime of the Yangtze River Estuary is studied by use of a 3-D numerical model.The flow field characteristics,under the influence of Coriolis force,saltwater intrusion and freshwater inflow and tidal current interaction,are depicted in details.The main driving forces and some important effective factors of lateral,longitudinal and horizontal circulation are also analyzed.