【技术实现步骤摘要】
本申请涉及基于潮汐调和分析，特别是涉及一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析方法、装置、计算机设备和计算机机程序产品。
技术介绍
1、潮汐是在月球和太阳引力作用下所形成的海水周期性涨落现象，潮汐运动是海洋动力过程的主要形式之一，其潮汐规律主要由潮汐参数表示。由于日月地行星间的轨道运动相对稳定且可预测，因此潮汐运动被视为有规律的且可预测的，其潮汐成分(分潮振幅与迟角)随着时间的推移也是固定不变的。然而，长期以来海洋学家和工程师们都发现了在很多地方由于非天文因素导致的潮汐成分发生较大变化。研究发现自然环境的变化例如海平面的变化、海底地形的变化、地表径流输入的变化、海水温盐变化所引起的海水层结的变化以及海冰覆盖的季节性变化等都会引起潮汐振幅和迟角的改变。此外，除了自然环境变迁外还有人类社会经济活动如围海造地、航道开挖疏浚、海岸带及水下工程施建等都可能使得当地潮汐的性质发生改变。中国沿岸海域，由于在过去数十年里河口泥沙的沉积、频繁热带气旋影响下的海岸侵蚀以及大面积的填海等都剧烈地改变着中国海岸，这些都可能潜在着改变着中国近海的潮汐特征。有研究表明中国渤海和黄海海域m2分潮的振幅增幅大概在4-7mm/yr，在该速率下未来二十年或更长时间尺度里，m2分潮振幅的变化将超过10个厘米。显然，潮汐主要分潮的季节性变化已然成为一个客观且真实存在的自然现象。
2、然而当前的潮汐分析方法，主要是根据验潮站的逐时水位观测数据，采用基于最小二乘原理的潮汐调和分析方法，对主要分潮的调和常数(振幅和迟角)进行解算。所得各主要分潮的振幅和迟角是相对于参加
技术实现思路
1、本申请提供一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析方法、装置、计算机设备和存储介质，旨在解决传统的潮汐调和分析方法假设潮汐参数在一定时间内是固定不变的，这与现实中观测到的潮汐参数变化情况存在矛盾的问题。
2、第一方面，一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析方法，所述方法包括：
3、收集实测水位观测数据，根据实测水位观测数据，列出潮高方程，所述水位观测数据包括水位高度、时间戳和地理位置；
4、对所述潮高方程中的余弦项进行傅里叶级数展开，将周期性变化分解为多个分潮成分，并将余弦函数转换为线性表达式；
5、将所述分潮的正弦分量hsing和余弦分量hsing设定为线性表达式，然后根据每个时刻水位观测值构建观测方程，并按照最小二乘原理中的间接平差法求解出平均海面、各分潮正弦和余弦线性表达式中的常数项和斜率；
6、据解算出的常数项和斜率，将每个观测时刻代入到分潮正余弦分量的线性表达式中，求解出分潮正余弦分量随时间变化的序列，根据分潮正余弦分量的关系式，解算出分潮调和常数——振幅h和迟角g的时间序列；
7、采用线性回归分析法，根据振幅和迟角的时间序列数据，计算振幅和迟角的线性变化速率。
8、上述方案中，可选的，所述潮高方程为：
9、
10、其中，s0为潮汐分析期间的平均海平面；t为区时；f为分潮的交点因子；σ为分潮的角速率；g(v0i+ui)为格林威治零时平衡潮分潮的初相角；n则代表分潮的个数；γ(t)为非天文潮位；h为分潮的平均振幅；g为分潮的区时专用迟角。
11、上述方案中，可选的，将所述潮高方程余弦部分展开后，得：
12、
13、其中，aj＝fj(t)cos[σjt+g(v0j+uj)]；bj＝fj(t)sin[σjt+g(v0j+uj)]；
14、平均海面s0(t)、分潮正余弦分量hj(t)singj(t)和hj(t)cosgj(t)为：
15、
16、
17、
18、其中，h0sing0和h0cosg0分别为分潮j正余弦分量的常数项，而d(h0sing0)和d(h0cosg0)则表示分量的增量，其中，和为线性变化速率和hcosg＝hc，hsing＝hs。
19、上述方案中，可选的，所述按照最小二乘原理中的间接平差法求解出平均海面、各分潮正弦和余弦线性表达式中的常数项和斜率包括：
20、潮高观测方程中，系数矩阵b为：
21、
22、；其中，m表示观测值的个数，未知数矩阵x为：
23、
24、观测矩阵h为：
25、h＝[h(δt)1h(δt)2…h(δt)m]t；
26、根据基于最小二乘的间接平差原理：
27、x＝(btpb)btph；
28、根据间接平差解算结果，并按照下式计算分潮正余弦分量各观测时刻的值：
29、
30、
31、上述方案中，可选的，在潮高方程中包括13个分潮成分，包括四个半日潮m2、s2、n2、k2，四个全日潮k1、o1、p1、q1，三个浅海分潮m4、ms4、m6，两个长周期气象分潮sa和ssa。
32、上述方案中，可选的，所述据解算出的常数项和斜率，将每个观测时刻代入到分潮正余弦分量的线性表达式中，求解出分潮正余弦分量随时间变化的序列，根据分潮正余弦分量的关系式，解算出分潮调和常数——振幅h和迟角g的时间序列包括：
33、根据下式计算得到每个分潮振幅和迟角的时间序列：
34、
35、gj(t)＝arctan[hs(t)/hc(t)]。
36、上述方案中，可选的，所述采用线性回归分析法，根据振幅和迟角的时间序列数据，计算振幅和迟角的线性变化速率包括：
37、
38、
39、采用基于最小二乘原理的间接平差法求解出振幅与迟角的常数项h0、g0以及斜率和其中斜率即为潮汐调和常数的变化速率。
40、第二方面，一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析装置，所述装置包括：
41、获取模块：用于收集实测水位观测数据，根据实测水位观测数据，列出潮高方程，所述水位观测数据包括水位高度、时间戳和地理位置；
42、转换模块：用于对所述潮高方程中的余弦项进行傅里叶级数展开，将周期性变化分解为多个分潮成分，并将余弦函数转换为线性表达式；
43、第一计算模块：用于将所述分潮的正弦分量hsing和余弦分量hsing设定为线性表达式，然后根据每个时刻水位观测值构建观测方程，并按照最小二乘原理中的间接平差法求解出平均海面、各分潮正弦和余弦线性表达式中的常数项和斜率；
44、第二计算模块：用于据解算出的常数项和斜率，将每个观测时刻代入到分潮正余弦分量的线性表达式中，求解出分潮正余弦分量随时间变化的序列，根据分潮正余弦分量的关系式，解算出分潮调和常数——振幅h和迟角g的时间序列；
45、第三计算模块：用于采用线性回归分析法，根据振幅和迟角的时间序列数据，计算振幅和迟角的线性变化速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述潮高方程为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述潮高方程余弦部分展开后，得：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照最小二乘原理中的间接平差法求解出平均海面、各分潮正弦和余弦线性表达式中的常数项和斜率包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在潮高方程中包括13个分潮成分，包括四个半日潮M2、S2、N2、K2，四个全日潮K1、O1、P1、Q1，三个浅海分潮M4、MS4、M6，两个长周期气象分潮Sa和Ssa。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述据解算出的常数项和斜率，将每个观测时刻代入到分潮正余弦分量的线性表达式中，求解出分潮正余弦分量随时间变化的序列，根据分潮正余弦分量的关系式，解算出分潮调和常数——振幅H和迟角g的时间序列包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用线性回归分析法，根据振幅和迟角的时间序列数据，计算振幅和迟角
8.一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-7所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于潮汐时变模式的潮汐调和分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述潮高方程为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述潮高方程余弦部分展开后，得：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照最小二乘原理中的间接平差法求解出平均海面、各分潮正弦和余弦线性表达式中的常数项和斜率包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在潮高方程中包括13个分潮成分，包括四个半日潮m2、s2、n2、k2，四个全日潮k1、o1、p1、q1，三个浅海分潮m4、ms4、m6，两个长周期气象分潮sa和ssa。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述据解算出的常数项和斜...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄辰虎，苑福利，黄贤源，刘敏，葛忠孝，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二八五九部队，
类型：发明
国别省市：
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