厦门大学-海洋水文观测原理与方法-复习

厦门大学-海洋水文观测原理与方法-复习
海洋中的运动：1、规律性的大尺度运动，可以独立描述；2、极其无规则的小尺度涡旋运动（湍流），必须予以统计描述；3、各类波动（波浪、潮流）。

水深：固定地点从海平面到海底的垂直距离。

连续站每小时测一次；大面（或断面）调查，在船到站后即测量。

传统的深度测量准确度为±2％。

100m以浅，记录取一位小数；超过100m，记录取整数。

测量方法：钢丝绳测深法；回声测深法。

水位：水体的自由水面距离固定基面的高度统称为水位。

海洋中的水位又称潮位。

观测方法：水尺观测；浮子式验潮仪；压力式验潮仪；超声波测潮仪。

水位测量的准确度为：水深在10 m以浅时，测量的准确度为±0.05 m(5cm)；水深在10-100 m范围内时，测量准确度为±0.1m(10cm)。

连续观测在30昼夜以内时，取样时间间隔为5 min；连续观测超过30昼夜时，取样时间间隔定为10 min。

潮高测量的准确度：规定为三级：一级±1 cm；二级±5 cm；三级±10 cm。

温度（盐度）是海水海洋物理性质中最基本的要素之一: 水团划分；锋面结构；环流性质判别。

盐度：1、盐度定义是指在1000g海水中，当碳酸盐全部变为氧化物、溴和碘以氯代替，所有的有机物质全部氧化之后所含固体物质的总数。

其测量方法是取一定量的海水，加盐酸和氯水，蒸发至干，然后在380℃和480℃的恒温下干燥48h，最后称所剩余固体物质的重量。

2、在一个标准大气压下，15℃的环境温度中，海水样品与标准KCl溶液的电导比。

标准海水：盐度为35.000‰、温度为15℃的标准海水。

测量方法：硝酸银滴定法、比重法、折射法、电导法。

温度测量口诀：一记，二挂，三感，四读，五检
飞机或卫星遥感测温：优点-迅速同步地获得大面积温度信息；缺点-表层温度与表皮温度的差别，大气温湿和油膜对遥感有很大的影响。

国际ARGO计划目的：快速、准确、大范围收集全球海洋上层的海水温、盐度剖面资料，以提高气候预报的精度，有效防御全球日益严重的气候和海洋灾害（如飓风、龙卷风、台风、冰暴、洪水和干旱，以及风暴潮、赤潮等）给人类造成的威胁。

国际ARGO计划目标：该计划构想用3－4年时间（2000年－2004年）在全球大洋中每隔300公里布放一个卫星跟踪浮标，总计为3000个，组成一个庞大的ARGO全球海洋实时观测网。

科学目标：ARGO资料可以对大洋上层的演变过程及海洋－气候变化的模态（如热量和淡水的贮存和输运等）进行细致的描述。

海流：指海水运动空间尺度较大（大于5km）、时间尺度较长（周期超过12小时）的运动，其中包括潮流和常流（余流）两个部分，乱流与波动排除在外。

观测方法：海流连续观测的时间长度不少于25小时，至少每小时观测一次。

拉格朗日方法（浮标、漂移测流法）、定点的欧拉方法（定点观测海流：定点台架方式测流；锚定浮标；锚定船测流）和走航测流。

准确度：流速不大于100cm/s时、水深在200m以浅海区流速测量的准确度应为±5cm/s；水深在200m以深的海区，流速测量的准确度为±3cm/s，流向测量的准确度为±10°；流速超过100cm/s时，水深在200m以浅的海区，流速测量准确度为±5％；水深在200m以深的海区，流速测量的准确度为±3％，流向测量的准确度均为±10°。

海流计分类：1、机械旋浆式海流计（厄克曼海流计；印刷型海流计；照相型海流计；直读式海流计；磁录式海流计）；2、电磁海流计；3、声学多普勒海流计。

持续时间选择：厄克曼海流计（机械式）-方向计算不应少于3个小球，即转速不小于10 转。

印刷海流计-少于3分钟，时间控制轮转动误差无法克服，大于3分钟又难以测到高流速。

安德拉海流计（电子自容式）-最低感应时间为30秒，通常使用时段为3分钟和5分钟。

其理由如下：从噪声产生来看，近海区短频噪声主要来自热噪声和波浪噪声。

热噪声就是由于热量分布不均匀而导致密度分布不均匀，从而产生局部对流和湍流扩散，其时间尺度一般在10秒左右，波浪噪音周期在大洋中不超过30秒钟，在浅海中很少超过10秒。

在直读海流计问世的20世纪60年代，曾有一档是测量“瞬时”的流速。

从理论上讲，30秒钟的积分时间是可以消除这些噪声的。

GPS：是英文Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System的缩写,意为利用卫星导航进行测时和测距,以构成全球卫星定位系统。

GPS系统的特点：1、全球，全天候工作；2、定位精度高；3、功能多，应用广
GPS发展历程：1、无线电导航系统：罗兰—C；Omega（奥米茄）；多普勒系统；2、卫星定位系统：NNSS子午仪系统；GPS；GLONASS系统（GLO bal NA vigation S atellite S ystem(全球导航卫星系统)的字头缩写）；GNSS加俐略系统；双星导航定位系统（北斗一号）。

GPS系统的组成：空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。

地面控制系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。

用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。

GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

伪距：卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得到的量测距离。

D=c∙∆t ,∆t=t2−t1
GPS定位原理：
GPS接收机分类:导航型；测量型；授时型
测量型接收机：静态接收机；RTD实时差分；DGPS 信标机；RTK 实时动态；RTG。

GPS观测中的误差:第一部分是对每一个用户接收机所共有的，例如：卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差；第三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。

坐标系统:世界大地坐标系WGS-84（GPS 所采用的坐标系统）; UTM坐标系统（通用横墨卡脱投影）; 1954 年北京坐标系（源自于原苏联采用过的1942 年普尔科夫坐标系，该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球）; 1980 年西安大地坐标系。

GPS高程系统：大地高系统（椭球高：以参考椭球面为基准面的高程系统，法线）；正常高系统（以似大地水准面为基准的高程系统，铅垂线）。

北斗卫星导航系统：Compass、BDS。

发展历程：第一步是试验阶段；第二步是到2012年；第三步是到2020年。

BDS与GPS比较：覆盖范围；轨道数量；定位原理；定位精度。

测量误差的来源：仪器误差；方法误差；人身误差；环境误差。

绝对误差：测量结果与被测量的真值的差值。

修正值：与绝对误差大小相等、符号相反的量值称为修正值。

相对误差：实际相对误差；示值相对误差（标称相对误差）；满度相对误差（引用相对误差）。

仪表选择的一般原则：量程选择；仪表等级选择。

系统误差的特点：（1）系统误差是一个恒定不变的值或是确定的函数值。

（2）多次重复测量，系统误差不能消除或减少。

（3）系统误差具有可控制性或修正性。

系统误差的处理：1、消除系统误差产生的根源；2、采用典型测量技术消除系统误差
如零示法、微差法、代替法和交换法等。

随机误差的特点：（1）在多次测量中，绝对值小的误差出现的次数比绝对值大的误差出现的次数多。

（2）在多次测量中，绝对值相等的正误差与负误差出现的概率相同，即具有对称性。

（3）测量次数一定时，误差的绝对值不会超过一定的界限，即具有有界性。

（4）进行等精度测量时，随机误差的算术平均值的误差随着测量次数的增加而趋近于零，即正负误差具有抵偿性。

粗大误差：读数错误、记录错误、操作不正确、测量条件的意外改变等因素造成的。

时间序列的组合成份：长期趋势（T）季节变动（S）循环变动（C）不规则变动（I）
趋势拟合方法：平滑法（移动平均法、滑动平均法、指数平滑法）；趋势线法。