[发明专利]一种区域海水透明度实时计算方法

说明书

本发明提供了一种区域海水透明度实时计算方法，步骤包括：利用海表光学参数以及测量点海水垂直剖面光学参数来构建三维变分同化模型，再由三维变分同化模型获得区域格点的海水各层光学参数；利用蒙特卡罗法模拟光子水下运动，再计算透明度盘处的上涌光相对量，即得到区域格点的上涌光相对量；建立对比度传输方程，将计算得到的上涌光相对量作为计算对比度传输方程固有对比度初始值，求解对比度传输方程得到区域海水透明度。该区域海水透明度实时计算方法可以适合白天夜晚、客观定量计算出区域的海水透明度。

技术领域

本发明涉及一种透明度实时计算方法，尤其是一种区域海水透明度实时计算方法。

背景技术

目前，针对人工释放透明度盘测量海水透明度，受天气的阴晴、观测者的人为因素影响很大，特别是夜间不能得到透明度的技术瓶颈，因此，有必要设计出一种区域海水透明度实时计算方法，能够适合白天夜晚、客观定量的区域海水透明度实时计算。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种区域海水透明度实时计算方法，能够适合白天夜晚、客观定量的区域海水透明度实时计算。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种区域海水透明度实时计算方法，包括如下步骤：

步骤1，利用海表光学参数以及测量点海水垂直剖面光学参数来构建三维变分同化模型，再由三维变分同化模型获得区域的海水各层的光学参数；

步骤2，利用蒙特卡罗法模拟光子水下运动，再计算透明度盘处的上涌光相对量；

步骤3，建立对比度传输方程，将计算得到的上涌光相对量作为计算对比度传输方程固有对比度初始值，求解对比度传输方程得到区域海水透明度。

进一步地，步骤1中，获得区域的海水各层的光学参数的具体步骤为：

步骤1.1，利用区域观测样本插值得到全域网格点上的物理量，插值公式为：

y＝Hx (1)

式(1)中，x为该区域范围内海表光学参数或测量点海水垂直剖面光学参数，y为该区域范围内所有网格点的物理量，H为克里金插值算子；

步骤1.2，对区域观测样本添加随机扰动，设第i次添加白噪声的观测样本x_i，使用克里金插值算子H作用得到该区域网格点上的物理量y_i，则第i次扰动的协方差矩阵R_i为：

式(2)中，横线上标表示求平均运算，则方差矩阵R表示为：

式(3)中，I为添加白噪声次数；

步骤1.3，利用不同时间段的历史观测数据插值得到不同时间段的全域网格点上的物理量，对不同时间段的全域网格点上的物理量进行统计得到背景场物理量矩阵y_b，若T时间段内有n个海表光学参数观测样本或n个海水垂直剖面光学参数观测样本，则背景场物理量矩阵y_b为：

步骤1.4，令T₁和T₂两个时间段内的背景场物理量矩阵分别为和则计算背景场协方差矩阵为：

再对进行平均计算获得区域光学参数背景场协方差矩阵B：

步骤1.5，构建区域海水光学参数变分同为化模型的代价函数J为：

当且仅当代价函数J取最小值时得最优解，得到区域海水各层的光学参数为：