基于多参数差分相关的海洋时序观测数据滤波算法

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
项 目在 一 个 较 小 的 时 间 空 间 范 围 内 表 现 为 一 个 平 稳
本 文针对 海一 C 通 量 测 算 中 常用 的 GO 及 气 O 相 关 系 列 仪 器 获 取 的 海 水 c ) 压 建模 计 算 的 实 ( 分 测 数据 为 例 , 测 量 参 数 符 合 平 稳 变 化 的假 设 基 础 在 上 , 用 随机 序列 平稳 性假 设 检验 , 过对 时 间序 列 利 通 数 据 的差 分统 计 特性 进 行 分 析 , 出 了一种 测 量数 提 据 不确 定 性 的表 达方式 以及对 离异 点 数据 进行 识别
窦 文 洁 蒋 锦 刚2 ,周 斌 , , 3 ,白雁
( . 江 大 学 农 业 遥感 与信 息技 术研 究所 , 江 杭 州 3 1 2 ;2 1浙 浙 1 1 1 .杭 州 师 范 大 学 遥 感 与 地 球 科 学 研 究 院 , 江 杭 浙
州 3 1 13 11 ;.浙 江 省 城 市 湿 地 与 区域 变 化 研 究 重 点 实 验 室 , 江 杭 州 3 1 14 2 浙 1 1 ;.卫 星 海 洋 环 境 动 力 学 国 家 重 点 2 实 验 室 , 江 杭 州 3 0 1 ;.国 家 海 洋 局 第 二 海 洋 研 究 所 , 江 杭 州 30 1) 浙 1025 浙 1 0 2
定点 的多 次 重复 测量 的变 率来 估计 不确 定 性 的标准
偏 差 的思 想难 以实现 。
够 明确 的数 据平 滑技 术 。此 外 , 随着 测 量 技 术 的不
断发 展 , 仪器 测量 平 台上 搭 载 的传 感 器 数 目和 测 量
的参 数也 越来 越 多 。在 这些 测 量参 数 中 , 然 存 在 必
异 点 数据 进行 识别 和 多参 数 差 分 相关 联 合 滤 波 的 算 法 。与 常 用 滤 波 算 法对 比分 析 表 明 , 出 的 提
新 算 法 能够 有 效 融合 参 数 间 的相 关 信 息 , 降低 序 列 的不 确 定 性 , 且 最 大 程 度 地 保 护 原 始 测 量 并
*通 信 作 者 : 斌 。 E ma : z u b h u 1 6 c r 周 i h n — z o @ 2 .o l n
5期 窦 文 洁 等 : 于 多参 数 差 分 相 关 的海 洋 时序 观 测 数 据 滤 波 算 法 基
性判 断 、 增性 判 断 、方法 检 验 、 拉 布斯 检 验 以及 递 格 狄 克逊 检验 等 ] 。测 量 数据 不 确定 性 的来 源及 其 随机 特 性决 定 了消 除实 测数 据 的不确 定 性是 难 以做 到 的 , 随 机现 象 的 理 想研 究 手 段 就 是 统 计 学 规 律 而 分析, 因此 可 以通 过 统计 学 的方 法 来 降低 测 量 数 据 的不 确 定性 。对 于 异常值 的处理 上通 常采用 的 做法
, 一 .. 、

√2
表 示 随 机 误 差 , 过 随 机 误 差 的概 率 通
是对 序 列数 据进 行 各 种 滤 波 处 滤 波 算 法 ( 移 动 均 值 滤 波 、 如
分 布 函数 和 标 准 差 来 表 示 通 量 数 据 观 测 的 不 确 定
某 些 参数 间有 相 互 关 联 的性 质 , 何 深 入 挖 掘 这 些 如
参 数 间 的 协 同 变 化 规 律 来 降 低 测 量 数 据 的不 确 定
性 , 一 项 十分有 意 义 的工作 。 是
鉴 于上 述 原 因 , 虑 到 海~ C 通 量 观 测 中 考 气 O
海水 C 分压 仪 器 观测 采 样 间 隔通 常 较 短 ( GO O。 如 仪 器 的采 样 问隔在 1mi 右 ) 因此 可 以假 设观 测 n左 ,
离 相近 的双 塔 观测 来 满 足 重 复 采样 方 法 的假 设 , 显 然 ,双塔 重 复采 样法 ” 设备 和下 垫 面 的要求 较高 , “ 对
使得 其应 用 受 到限制 。“ 单塔 日变化法 ” 就是 以时 间 代 替空 间 , 选取 相邻 两 天 的 同一 时 刻 并 且 环 境 条 件 相 同或 相似 时 的数 据 作 为 有效 数 据 对 ( 3 ), z , 并 2
第 3 4卷
第 5期




V0l 3 _ 4.N 0 .5
21 0 2年 9 月
A CT A OCEA N O LoG I CA N I SI CA
Se e b r201 ptm e 2
基 于 多参 数 差分 相 关 的海 洋 时序 观 测 数 据 滤 波 算 法
摘 要 :随着 海 洋研 究 的不 断深 入 , 观 测 的数 据 质 量要 求 越 来越 高 , 了有 效 降低 实 测 数 据 的 不 对 为 确 定 性 , 文 以海水 C 。分 压 测 算 的关 键 因子 温 度 和 盐 度 的相 关 实测 数 据 为 例 , 对 仪 器 平 台 该 O 针
S vtk l a i yGoa z y滤 波 、 o s 滤 波 等 t ) 体 上 都 L es 0 总 j
是一 些从 数 据 问的关 联性 质 进行 考虑 但 物理 机 理不
性 。与 陆一 C 通量 观 测 相 比, 一 C 。通量 观 气 O 海 气 O
测有 着 自身 的特 点 , 了通过 观测 站定 点 观测 外 , 除 主 要 的观测 手 段还 包 括 走 航 和 浮标 观 测 等 , 而走 航 和 浮标 的观 测 位置 则 是 在 不 断变 化 的 , 就使 得 通 过 这
能 够进 行 多参 数 同步观 测 的特 点 , 假 设 观 测 指标 的 变化 在 较 小 的 时 间 空 间范 围 内为 一平 稳 过 在
程 的基 础 上 , 过 AD 通 F平 稳 性 检验 理 论 证 实 了大 部 分 原 始 观 测 序 列 满足 二 阶 差分 平 稳 性 假 设 , 在 此 基 础上 提 出 了一 种基 于观 测 序 列 差 分 统计 特 征 的 测 量数 据 不 确 定 性 的表 达 方 式 , 以及 对 离
变 化 的过 程 , 即序列 随 时 问 的变 化 率 ( 阶差 分 ) 一 或 变化加 速 度 ( 阶差 分 ) 一 个 常数 。 目前 , 间序 二 是 时 列 的平 稳 性检 验 的有 效 方 法 是 AD F方 法 口 ] 通 , 过 大量 实 测数 据试 验 发 现 , 实测 数 据 大部 分 满 足 一 阶差分 平稳 性 检验 , 乎所 有 实 测 数 据 都 满 足 二 阶 几 差 分平 稳性 检验 , 由此 可 以假 设 测 量 时 问序 列 厂 () 的二 阶导 数是 一个 常数 , 型可 表示 如下 : 模
仪器 的进 步 、 星遥 感 、 理信 息技 术等 高新 技术 在 卫 地
海洋 观测 中 的应 用 使 海 洋 观 测 水 平 有 了迅 速 的 提 高l 。随着 各 种 观测 手 段 的 丰 富 , 测 所 得 到 的 3 ] 观 数据 量也 日益 增加 , 怎样 有效 地提 取 、 择 和处理 获 选 取 的数 据 , 实现 数 据的 可靠性 并保 证信 息 的完整 性 ,
是 开展研 究 面临 的首要 问题 。
2 0倍 , 大气 的 6 0倍 [ , 关 研 究 也 表 明 , 类 每 年 1 相 ] 人
产 生 的 C 有一半 停 留在 大气 中 , 大约 4 被 O 约 而 0
收稿 日期 : 0 10 — 1 修 订 日期 : 0 11 -9 2 1-62 ; 2 1 10 。
对 于海洋 环境 观测 数据 中含 有异 常点 的序 列 而 言, 目前 常用 的数 据质 量控 制方 法有 极值检 验 、 一致
基 金 项 目 : 家 自然科 学 基 金 项 目河 口水 体 悬 浮 颗 粒 固 有 光 学 性 质 的 时空 变 异 特 征 及 其 机 理 研 究 (0 7 13 ; 家 海 洋 局海 洋 公 蓣 性 行 业 科 国 49 1 ) 国 9
l f 1 一nI ££, 9 ¨ △( c) \ /

d t

( 1)
【 ∈ r 一 A t ZT] t £ T,+ x 式中, a为 常数 , e t A ()为系 统 误差 , A 2 T为 某 一 较
短 的时 间范 围 。显 然 在 实 际 测量 数据 中 , 由于 不 确
数据。
关 键 词 : 测 数 据 ; 阶差 分 ; 波 ; 实 二 滤 海洋 大 气 系统 ; 氧 化 碳 分 压 二
中 图 分 类 号 : 0 P4 7 文献标志码 : A 文 章 编 号 : 2 34 9 ( 0 2 0 0 00 0 5 1 3 2 1 ) 50 5 — 9
和 多参 数 差 分 相 关 联 合 滤 波 的算 法 。试 验 结 果 表
明 , 没 的情况 符合 实 际规 律 , 假 离异 点数 据 的识 别和 滤 波对 改 善数 据质 量有 效 可行 。
2 海 洋 时 序 观 测 数 据 的差 分 特征
实 测 数 据 的 不 确 定 性 分 析 与 质 量 控 制 在 某 种 程
研 专 项 项 I“ 国 近海 海 气 二 氧 化 碳 通 量 遥 感 监 测 评 估 系 统 研 究 与 示 范 ” 任 务 基 于 遥 感 二 氧 化 碳 产 品 精 度 评 价 的 数 理 方 法 研 究 t中 子
( 0 9 5 1 ) 国家 海 洋 局 海 洋 公 益 性 行 业 科研 专 项项 目“ 洋 环 境 要 素 水 色 遥 感 技 术 与 应 用 示 范 ” 任 务 (0 0 5 3 6 ; 洋 环 境 要 素 水 2 00 0 27 ; 海 子 2 10 0 00 ) 海 色遥 感 产 品 精 度评 价 的数 理 方 法 研 究 。 作 者 简 介 : 文 洁 ( 8 )女 , 窦 1 7 , 山东 省 临胸 县 人 , 士 研 究 生 , 要从 事海 一 C 通 量 遥 感 建 模 相 关 研究 。 Emald u ni 2 0 @ 1 3 cr 9 硕 主 气 Oz i o wej 0 2 .o : e 6 n
1 引 言
海洋 作 为资 源 的宝 库是 地球 上 尚未充分 开 发利 用 的最 大领 域 , 在 解 决 人类 面 临 的人 口、 源 、 它 资 环
境 等三 大难 题 方 面将 发 挥 越 来 越 大 的作 用 。2 1世
海 洋所 吸 收l 。因此 , 究 海 洋 碳 循 环 的规 律 以及 2 j 研 碳 循环 在全 球气 候 变化 中 的作 用 , 当今 科 学研 究 是 前 沿领 域 的重要 内容 。对 海洋环 境要 素进 行监 测 和 评 估是 了解 海洋 生态 环境 状况及 其 变化趋 势 的核 心 工作 , 海洋 观测 技术 经 过 近 3 0年 的发 展 , 洋 观测 海
度上 已和数 据本 身具 有 同样 的价 值 。如 何量 化 和评
价 实测 数据 的不 确 定 性 , 对 实测 数 据 进 行 有 效 的 并 质量 控 制 , 以及 基 于 实测 数 据 开展 的关 键 参 数 获 取 和建 模 过程 的不 确 定 性 分 析 , 开 展 相 关 研 究 必 须 是
纪是全 世界 大规 模 开 发利 用 海 洋 资 源 、 大 海 洋产 扩
业、 发展 海 洋经济 的新 时期 。我 国海 域广 阔 , 资源 丰 富 , 发利 用潜力 很 大 , 我 国 2 开 是 1世 纪 经 济 发 展 的 重要 物质 基础 之一 。此 外 , 洋 在 全球 碳 循 环 中起 海 着极其 重 要 的作 用 , 是地球 上 最大 的碳库 。I C P C评 估 报 告指 出海 洋 的碳 储存 能力 是 陆地生 物土 壤层 的
相关文档
最新文档