岸用光学测波仪与波浪浮标比对分析

林道宽,崔力维

（国家海洋局北海海洋环境监测中心站,广西 北海 536000）

岸用光学测波仪与波浪浮标比对分析

林道宽,崔力维

（国家海洋局北海海洋环境监测中心站,广西 北海 536000）

利用涠洲海洋环境监测站岸用光学测波仪测量的波浪数据与FZS6-1型3米海洋水文气象浮标波浪的数据进行同步对比分析。结果表明FZS6-1型3米海洋水文气象浮标获取的最大波高、十分之一大波波高、平均周期等海洋物理要素的变化趋势与岸用光学测波仪测量获取的波浪数据有较好的一致性，但波向值差距较大。其中，2015年6月24—7月3日岸用光学测波仪和浮标数据对比结果为：最大波高、十分之一大波波高、平均周期、波向的相关系数分别为0.87，0.91，0.81，0.13，平均误差分别为0.3,0.2，-0.1，39.1，误差极值分别为1.0，0.8，0.7，96。

岸用光学测波仪；波高；周期；浮标

0 引言

对岸用光学测波仪与FZS6-1型3米海洋水文气象浮标进行比对观测，旨在验证波浪浮标的准确性，检验其各项技术指标能否满足《海滨观测规范》（GB/T14914-2006）所要求的业务化海洋观测工作[1]，确保FZS6-1型3米海洋水文气象浮标的观测结果能准确反映所测海域观测要素的真实变化情况，为FZS6-1型3米海洋水文气象浮标业务化运行提供参考依据。

1 数据来源及处理方法

1.1 比测设备

波浪要素比测采用SBA1-2岸用光学测波仪做为比测设备。比测时段内，对FZS6-1型3米海洋水文气象浮标及岸用光学测波仪进行连续、同步或准同步的波浪要素观测。获得的观测数据按适当的方法进行数据处理及评价。FZS6-1型3米海洋水文气象浮标及岸用光学测波仪的主要观测要素的分辨率及精度见表1。

表1 比测仪器有关技术指标

1.2 比测数据来源

本次比对数据来源于涠洲岛海洋站，比测地点在涠洲岛湾仔角（见图1），采用岸用光学测波仪的人工观测数据与FZS6-1型3米海洋水文气象浮标的观测数据进行比测，比测要素为：最大波高、十分之一波高、平均周期和波向。在比测时间段为：2015年6月24日至7月3日，观测数据记录时次为每日8时、11时、14时、17时共有10天40组的有效观测数据。

1.3 数据处理方法[2]

比对数据参照《海洋环境监测站自动监测仪器现场比对方法》中给出的方法进行处理。具体的方法如下：

（2）误差计算。

①计算比对数据的误差。

其中X1i和X2i分别为岸用光学测波仪和波浪浮标同步或准同步观测所获得的某个观测要素的第i个数据。

②计算误差的平均值。

其中n为观测数据个数。

③计算误差的极值(△X)max。

④计算误差的均方差。

2 比测结果及分析[3-4]

《海洋环境监测站自动监测仪器现场比对方法》中提出了比对结果判别的3个标准，按顺序分别为：（1）过程曲线趋势的一致性。 （2）相关系数大于等于0.90()。（3）误差极值小于等于3倍均方差()。下面也主要参照这几个标准对结果进行分析。相关数据的统计结果见表2和表3。

表2 观测要素相关参数统计结果

表3 观测要素误差统计结果

2.1 最大波波高数据比测

最大波高观测数据的过程曲线见图2。从图2可以看出，两条过程曲线的变化趋势具有明显的一致性，数值偏差不大。

从表2可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标测得的最大波高数据相关性比较高，相关系数为0.87。

在误差极值与3倍均方差的关系上（见表2），最大波高的误差极值略小于3倍均方差。从误差上看（见表3），最大波高误差极值为1.0,平均误差为0.3。

从以上分析可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标最大波高观测数据符合的比较好，两者的数据变化趋势具有比较明显的一致性，平均误差较小。

2.2 十分之一大波波高数据比测

岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标十分之一大波高数据的过程曲线见图3。从图3可以看出，两条过程曲线的变化趋势具有较明显的一致性，数值上偏差不大。

从表2可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标得的十分之一大波高数据相关性较好，相关系数为0.91。

在误差极值与3倍均方差的关系上（见表2），十分之一大波高的误差极值略大于3倍均方差。从误差上看（见表3），十分之一大波高误差极值为0.8,平均误差为0.2。

从以上分析可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标十分之一大波高观测数据符合的比较好，两者的数据变化趋势具有较明显的一致性。

2.3 平均周期数据比测

岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标平均周期数据的过程曲线见图4。从图4可以看出，两条过程曲线的变化趋势较为一致，整体上数值偏差不大。

从表2可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标平均周期数据相关性较好，相关系数为0.81。

在误差极值与3倍均方差的关系上（见表2），平均周期的误差极值小于3倍均方差。从误差上看（见表3），平均周期误差极值为0.7,平均误差为-0.1。

从以上分析可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标平均周期观测数据符合的比较好，两者存在的误差较小。

2.4 波向数据比测

岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标波向数据的过程曲线见图5。从图5可以看出，两条过程曲线的变化具有一定的趋势性，但数值上偏差较大。总体上看，FZS6-1型3米海洋水文气象浮标测得的波向数据比岸用光学测波仪人工观测到的波向数值要偏大。

从表2可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标测得的波向数据相关性较差，相关系数为0.13。

在误差极值与3倍均方差的关系上（见表2），波向的误差极值大于3倍均方差。从误差上看（见表3），波向误差极值为96,平均误差为39.12。

从以上分析可以看出，岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标波向观测数据符合的不是很好，两者误差较大。

3 结论

通过对涠洲岛海洋站两组波浪资料的比对分析，初步得出以下结论：

（1）岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标比对结果为：最大波高、十分之一波高、平均周期、波向的误差极值分别为1.0，0.8，0.7，96。

相关系数分别为0.87，0.91，0.81，0.13，平均误差分别为0.3,0.2，-0.1，39.1，其中，观测点与面的差异以及对比数据时间序列较短是波向值差距较大、相关性较低的两个主要原因；

（2）比对周期内岸用光学测波仪和FZS6-1型3米海洋水文气象浮标所测得的最大波高、十分之一波高、平均周期相关性较好，基本能反映出该海域的波浪变化特征。

[1]国家海洋局.GB/T 14914-2006.海滨观测规范[S].北京:中国标准出版社,2006．

[2]国家海洋局.海洋环境监测站自动监测仪器现场比对方法[S].2001.

[3]耿立佳,赵秀玲,王栋等.X波段雷达测波系统比对方法的研究[J].海洋开发与管理,2015(05):69-72.

[4]陈磊,徐汉文,吴泽强.WaMoS_测波雷达应用及对比分析[J].海洋预报,2014,31(01):86-90.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.122