一种通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法

技术领域

本发明涉及海洋观测数据技术领域，具体涉及一种通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法。

背景技术

海洋观测仪器由于工作环境恶劣，其测得的数据中通常存在异常值，观测数据质量控制并剔除其中的异常值，是数据应用中的基础环节，业务应用对质量控制环节的要求为准确和高效，准确性要求是防止被异常数据污染的资料误导用户或污染后续派生数据，高效性是要求为保证数据质控处理具有较强的应用时效。

现有海洋观测数据质控方法采用数据质控常用的3σ法和格拉布斯等方法作为判据，采用风、浪参数互斥法进行相关性检验，该方法主要从数据完备性和仪器工作状态等角度，分别检验风、浪要素数据中是否存在异常值，现有海洋观测数据质量控制方法是通用型数据质量控制方法，从实现原理方面主要侧重于仪器异常属性等角度判别，风、浪要素相关性判据为互斥型判据，该判据中未有效利用风-浪相互作用的不变性关系，编程实现和计算效率方面现有方法具有编程复杂和计算效率低的问题，因此，设计出一种通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法，对于目前海洋观测数据技术领域来说是迫切需要的。

发明内容

本发明提供一种通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法，以解决现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明的实施例，一种通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法，包括风、浪要素传感器和浮标，所述浮标和风、浪要素传感器测得风、浪的观测数据，将其与风-浪作用不变量理论曲线进行比对，通过两者之间的曲线偏离度判断数据的质量，其中，海面风和浪之间通过观测资料表明其存在以下不变性关系：

其中

其中

其中T

海-气界面过程处于局地平衡态，具备良好的不变性，上述不变性关系为正常风、浪的数据点分布位置，即观测的风、浪数据点应均匀紧密的分布在该理论曲线附近，反之则违背了风-浪不变性关系，可以判定其为异常值。

进一步地，所述不变性关系的基础上结合3σ法或机器学习方法即可有效判别风、浪要素观测数据中的异常值。

本发明具有如下优点：

该通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法以风-浪作用不变量理论为依据，通过机器学习算法判断风、浪观测数据与风-浪作用不变量理论曲线之间偏离度来判断数据的质量，由于气象资料浮标的风、浪要素分别由独立工作的自动气象站和测波模块测得，其中任意一部设备工作状态异常或观测结果异常均可由本方法检测出来，本发明的方法更符合风-浪相互作用物理规律，编程实现更简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为典型的风、浪观测数据异常值分布示意图；

图2为本发明判断风、浪观测数据异常值分布示意图；

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种技术方案：

一种通过资料浮标观测风、浪数据的质量控制方法，包括风、浪要素传感器和浮标，所述浮标和风、浪要素传感器测得风、浪的观测数据，将其与风-浪作用不变量理论曲线进行比对，通过两者之间的曲线偏离度判断数据的质量，其中，海面风和浪之间通过观测资料表明其存在以下不变性关系：

其中

其中

其中

海-气界面过程处于局地平衡态，具备良好的不变性，上述不变性关系为正常风、浪的数据点分布位置，即观测的风、浪数据点应均匀紧密的分布在该理论曲线附近，反之则违背了风-浪不变性关系，可以判定其为异常值。

本发明中：不变性关系的基础上结合3σ法或机器学习方法即可有效判别风、浪要素观测数据中的异常值，由于气象资料浮标的风、浪要素分别由独立工作的自动气象站和测波模块测得，其中任意一部设备工作状态异常或观测结果异常均可由本方法检测出来，同时比对观测的数据与理论曲线，即可判断风、浪要素观测数据中的异常值。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。