GPS海浪測(cè)量方法研究

1.99萬(wàn)字 53頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過(guò)查重系統(tǒng)

摘要
海浪作為一種重要的海洋現(xiàn)象，極大地影響著人類(lèi)在近岸和海上的生產(chǎn)生活，因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海浪變化并且研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是非常必要的。針對(duì)現(xiàn)有海浪測(cè)量?jī)x器和方法存在設(shè)備昂貴、不能全天候工作和觀測(cè)距離限制等缺陷，將GPS應(yīng)用于海浪測(cè)量，發(fā)揮其成本低、精度高、操作簡(jiǎn)單和全天候觀測(cè)等優(yōu)勢(shì)。本文采用TRACK 軟件模塊對(duì)高頻GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)求取海水面高度變化，進(jìn)而求取海面垂向位移時(shí)間序列，經(jīng)浪潮分離提取海浪信號(hào)，結(jié)合譜分析方法獲取平均波高、平均周期等海浪參數(shù)，并利用測(cè)波儀的實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
1. 闡述了海浪的性質(zhì)、波面的描述方法及海浪頻譜和形式，研究了隨機(jī)海浪理論，介紹了海浪位移譜估計(jì)的相關(guān)函數(shù)法和周期圖法及海浪方向譜的分析方法。
2. 提出基于TRACK的GPS海浪測(cè)量流程。利用TRACK對(duì)海上載體的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得載體垂向位移時(shí)間序列，采用滑動(dòng)平均法進(jìn)行浪潮分離，提取垂向位移中的海浪信號(hào)，采用周期圖法估計(jì)其功率譜，計(jì)算海浪要素。
3. 分析TRACK定位精度與基線長(zhǎng)度和參考站多路徑效應(yīng)的關(guān)系。利用中國(guó)周邊29個(gè)IGS站進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明基線長(zhǎng)度與定位精度無(wú)相關(guān)性，兩者不存在明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系；多路徑效應(yīng)與定位精度呈弱相關(guān)，隨著參考站多路徑效應(yīng)的增強(qiáng)，定位精度有一定程度的降低。
4. 為了驗(yàn)證所提方法的有效性，采用青島地區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按照上述流程計(jì)算得到海浪參數(shù)，平均波高和平均周期與測(cè)波儀結(jié)果差異分別小于2cm和0.25s。結(jié)果表明，基于TRACK的GPS海浪測(cè)量方法可有效提取海浪參數(shù)，豐富了海浪觀測(cè)方法。



關(guān)鍵詞：GPS，海浪測(cè)量，TRACK，隨機(jī)海浪理論，功率譜
Q95;