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基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法

武汉大学学报（信息科学版） 2017年第12期42卷 1811-1817页

作者：张红梅黄家勇赵建虎陈志高朱世芳武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

针对传统潮流分析方法在感潮河段实施走航数据潮流分离中的不足,提出了一种基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法,解决了传统潮流分析方法时序数据长、潮流分离实施复杂问题;也解决了基于贪婪拟合法的径向基函数潮流分离算法存在的... 详细信息

针对传统潮流分析方法在感潮河段实施走航数据潮流分离中的不足,提出了一种基于梯度训练法的径向基函数潮流分离方法,解决了传统潮流分析方法时序数据长、潮流分离实施复杂问题;也解决了基于贪婪拟合法的径向基函数潮流分离算法存在的节点位置无法准确确定以及过度拟合导致结果不稳定等难题;根据潮流分离结果重构流场,在徐六泾走航断面实验中取得了优于0.25m/s的外推精度。

关键词：潮流分离感潮河段走航ADCP数据径向基函数梯度训练法

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

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台湾海峡 2009年第1期28卷 123-129页

作者：黄奖葛勇国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005

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Can-dela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... 详细信息

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Can-dela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0.988 2和0.852 1,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0.998 2和0.986 5,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0.661 0,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0.983 8、0.896 0和0.233 5,而在小潮的相关系数分别为0.965 6、0.755 5和0.220 9.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.

关键词：厦门港船载ADCP 潮流分离

走航ADCP观测资料的潮流分离方法及其应用——以厦门港为例

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走航ADCP观测资料的潮流分离方法及其应用——以厦门港为例

作者：黄奖国家海洋局第三海洋研究所

学位级别：硕士

本文首先介绍了ADCP的发展及应用,以及走航ADCP观测资料潮流分离方法的研究进展,分析了本研究的目的和意义。通过对嵩屿-鼓浪屿、厦门岛-鼓浪屿两个断面的走航ADCP资料采用船载ADCP资料的潮流分离方法(本文为“Candela方法”)进行潮流... 详细信息

本文首先介绍了ADCP的发展及应用,以及走航ADCP观测资料潮流分离方法的研究进展,分析了本研究的目的和意义。通过对嵩屿-鼓浪屿、厦门岛-鼓浪屿两个断面的走航ADCP资料采用船载ADCP资料的潮流分离方法(本文为“Candela方法”)进行潮流分离,选取适当的节点数和基函数,计算潮流和余流。同时,采用传统的准调和分析方法来计算潮流和余流,从而验证船载ADCP资料的潮流分离方法(Candela方法),分析船载ADCP资料的潮流分离方法(Candela方法)在船载ADCP断面重复观测资料分析中的应用。经过节点数分析和基函数分析,获取了在嵩鼓断面和厦鼓断面Candela方法的最佳节点数K=9和基函数为格林函数。初步得出:在个别计算点数据量不足时,Candela方法可以在其余点数据量充足的情况下,进行潮流分离计算并得出结果。在获得最佳节点数K=9和基函数为格林函数的基础上,经过数据选取分析,表明当数据量减少到全部数据的1/2时,潮流分离结果与采用全部数据分析得到的结果基本一致。通过增加计算点分析Candela方法对计算点数量变化的反应,结果表明,计算点数量的变化对Candela方法的计算结果所产生的误差非常小。利用ADCP实测流量计算出嵩鼓、厦鼓2个断面的潮量。由于采用船载ADCP重复断面走航观测的方式,能够精确地测量断面上相邻几米的点和半米1层的流速、流向和水深,而且每小时有好几个航趟,使得流量在空间和时间上的分辨率都大大提高。总之,本文所研究的走航ADCP观测资料的潮流分离方法(Candela方法),在厦门港嵩鼓和厦鼓2个断面,对船载ADCP断面重复观测资料进行潮流分离是可行的,该方法以格林函数为基函数,节点数K=9。

关键词：厦门港船载ADCP 潮流分离

基于三维调和分离的同安湾口门断面冬季潮流和余流特征的分析

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台湾海峡 2012年第3期31卷 338-344页

作者：沈俊强潘伟然张国荣骆智斌林毅辉厦门大学海洋与环境学院福建厦门361005

利用同安湾口门断面走航ADCP观测数据,采用基于高斯基函数的Candela空间插值方法,对海流进行空间三维的调和分离,并对分离的各分潮流与余流进行流场的回归检验分析,F(α=0.01)检验显示流场的回归效果显著.观测期间同安湾口门断面平均潮... 详细信息

利用同安湾口门断面走航ADCP观测数据,采用基于高斯基函数的Candela空间插值方法,对海流进行空间三维的调和分离,并对分离的各分潮流与余流进行流场的回归检验分析,F(α=0.01)检验显示流场的回归效果显著.观测期间同安湾口门断面平均潮差为5.15 m,最小潮差4.38m,最大潮差5.98 m,断面上涨落潮最大流速分别为92.3、80.3 cm/s,潮流特征分析表明,同安湾口门断面的潮流运动形式为往复流,以半日潮流为主,约占70%潮流信息,潮流流速从海表面向海底递减.余流最大值为12.5 cm/s,空间分布上将同安湾口门断面一分为二形成北进南出的余流进出通道,这与以往余流格局的认识相符.

关键词：物理海洋学同安湾,走航ADCP 空间插值潮流分离余流

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

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应用海洋学学报 2014年第3期33卷 395-403页

作者：沈俊强潘伟然张国荣骆智斌林毅辉国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361005

应用厦门内湾东西3个口门断面(五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡)一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为... 详细信息

应用厦门内湾东西3个口门断面(五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡)一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×106m3,净潮通量为69.591×106m3,相对偏差小于8.6%.

关键词：物理海洋学厦门内湾走航ADCP 空间插值潮流分离余流

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潮汐汊口水流结构和动力特性研究

海洋通报 2019年第2期38卷 186-193页

作者：吴尧张蔚何用卢陈吴门伍珠江水利委员会珠江水利科学研究院水利部珠江河口动力学及伴生过程调控重点实验室广东广州510611 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

潮汐汊口作为河网的重要单元,关系到水沙以及可溶污染物、营养物质的输运和分配,对河口三角洲的水文过程、地貌沉积和生态环境,都有至关重要的影响。本文选取国内最大的珠江河网的分汊顶点-马口、三水分汊,基于一个大潮潮周期内走航ADC... 详细信息

潮汐汊口作为河网的重要单元,关系到水沙以及可溶污染物、营养物质的输运和分配,对河口三角洲的水文过程、地貌沉积和生态环境,都有至关重要的影响。本文选取国内最大的珠江河网的分汊顶点-马口、三水分汊,基于一个大潮潮周期内走航ADCP测量,分析潮汐汊口各个支汊的流速过程及三维流速的时空分布特征;结合非稳态的调和分析算法和小波连续变换确定汊口处主要的潮汐组分,利用潮流分离技术,剥离出占主导作用的潮波信号并探讨潮波动力在潮汐汊口处的空间分布形态。研究发现,由于潮波在西江马口和北江三水汊道内传播的不对称性,两汊间的流速过程存在1.5 h左右的相位差。而连接西北江的岗根汊道,由于存在频繁的水体交换和弯道水流的特性,岗根断面的动力作用较为复杂,其最大垂向平均流速在涨落急时刻分别向左、右岸偏移,横向断面均出现了显著的顺时针二次流。

关键词：潮汐汊口动力作用潮流分离二次流珠江河口

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台湾海峡夏季走航ADCP资料的滤潮处理

海洋科学进展 2011年第4期29卷 446-454页

作者：崔欣梅华锋高大鲁中国海洋大学数学科学学院山东青岛266003 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061

运用Candela等1992年提出的潮流分离方法,采用台湾海峡2006年夏季走航ADCP和潜标资料,对台湾海峡15个断面走航资料进行潮流分离计算。通过对15个断面的无加入潜标资料计算的方法和加入潜标资料计算的方法的结果分析比较发现,后者比前者... 详细信息

运用Candela等1992年提出的潮流分离方法,采用台湾海峡2006年夏季走航ADCP和潜标资料,对台湾海峡15个断面走航资料进行潮流分离计算。通过对15个断面的无加入潜标资料计算的方法和加入潜标资料计算的方法的结果分析比较发现,后者比前者的效果要好,通过与潜标1个月的潮流资料相比较发现,后者潮流流速、流向的相对误差小于0.2的占1个月资料的57%和52%,前者潮流流速流向的相对误差小于0.2的均占11个月资料的30%。

关键词：台湾海峡走航ADCP 潮流分离

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台湾海峡夏季走航ADCP资料的滤潮处理

台湾海峡夏季走航ADCP资料的滤潮处理

作者：崔欣梅中国海洋大学

学位级别：硕士

走航ADCP沿船的航行航迹,提供水平流的准连续垂直剖面资料,它能够以相对低廉的价格给出海流空间结构。走航ADCP观测的海流中包含潮流和其它高频现象,特别是在沿岸环境中,潮流可占信号的50%以上,这些信号会掩盖其它低频海流,因此在分析... 详细信息

走航ADCP沿船的航行航迹,提供水平流的准连续垂直剖面资料,它能够以相对低廉的价格给出海流空间结构。走航ADCP观测的海流中包含潮流和其它高频现象,特别是在沿岸环境中,潮流可占信号的50%以上,这些信号会掩盖其它低频海流,因此在分析其它海流之前要将潮流分离出去,但是走航ADCP所测得的海流在时间和空间上分布是不均匀的,因此不能用传统的调和分析法对走航资料进行潮余流分离,必须采用其它有效的分离走航ADCP数据中潮流的方法。一旦潮流从海流中分离出来,就可以获得潮流和海流的空间结构,用于测试和分析诸如黑潮及其他海流,进而分析流场的动力学和运动学特征,所以走航ADCP潮流分离方法在走航ADCP资料分析中有着广泛的应用前景。运用Candela等1992年提出的潮流分离方法,采用台湾海峡06年夏季走航ADCP和潜标资料,对台湾海峡15个断面走航资料进行潮流分离计算。通过对15个断面的没有加入潜标资料计算的方法和加入潜标资料计算的方法的结果分析比较发现,后者比前者的效果要好,通过与潜标一个月的潮流资料相比较发现,后者潮流流速、流向的相对误差小于0.5的占一个月资料的77%和72%,前者潮流流速流向的相对误差小于0.5的均占一个月资料的48%。通过对结果的分析比较,说明潜标资料参与计算会比单纯的采用走航资料进行潮余流分离效果更好,总体上,采用Candela方法对走航资料进行潮余流分离是可行的,但仅仅通过采用更多的潜标资料参与计算来对结果进行修正还是不够的,更应该对Candela方法中的基函数进一步改进或者提出更好的潮余流分离方法。

关键词：台湾海峡走航ADCP 潮流分离 Candela方法