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长江口局域时空流场构建及实时流量精确估计   9 H" G9 |: J4 \, i* }8 _
引文格式：陈志高. 长江口局域时空流场构建及实时流量精确估计. 测绘学报，2020，49(6)：802-802. DOI: 10.11947/j.AGCS.2020.20190256.
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基金项目：国家自然科学基金（41806114）；江西省自然科学基金（20181BAB216031）；重庆市自然科学基金（cstc2019jcyj-msxmX0383） ) K' r: a7 H2 [" {* i
阅读全文： http://xb.sinomaps.com/article/2020/1001-1595/2020-6-802.htm
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& X8 | O! n6 F5 V 全文概述
# Q! }: d# }& u) [4 t 长江三角洲是我国经济发达、人口密集的地区之一，其丰富的水资源对经济发展作用巨大。获取该水域准确的时空流场及实时流量信息，对于水利工程规划建设、防洪减灾及水资源科学管理和合理分配等意义重大。受河道、径流潮流、变化流速等因素综合影响，长江口水域流速直接获取困难、流场组成不单一、流量实时准确估计困难，严重影响了该水域流场及流量信息的准确获取及其应用。据此，开展了长江口局域时空流场构建及实时流量精确估计方法研究。论文的主要内容如下。 ! w/ v8 f) W9 E; p- r) n
(1) 推导了船速误差和方位误差对绝对流速的影响模型，给出了误差曲线及不同流速测量精度要求下船速和方位的极限误差，在此基础上提出了基于外部传感器和多源信息融合的ADCP(声学多普勒流速剖面仪)流速流量精确测量及数据处理方法，克服了流动底质和外部磁场干扰内置磁罗经方位给ADCP流速测量带来的影响，增强了ADCP作业的适用性，并将传统方法的流速测量精度提高了1倍。
" b: H1 n ]/ e% r( M- m8 y3 V (2) 总结了4种常用的流速分布模型，并针对这些模型待求参数较多、不能直接应用于ADCP盲区计算的不足，对各模型进行了简化，推导出了适用于盲区流速的推算模型；在此基础上，针对现有垂线流速变化具有单一性假设的缺陷，给出了一种ADCP盲区流速最优推算模型的自适应确定方法。试验表明，该方法可获得优于±2.0cm/s的盲区流速推算精度，远高于传统的整体模型法(±5.8cm/s)。 - X4 \# ]* _* ~( g
(3) 研究了基于最小二乘求解拟合函数参数时存在的问题，认为潮流分离结果的精度主要取决于模型中节点个数及位置的选取。针对目前节点个数选取缺少依据及现有节点位置选取方法未顾及流场变化趋势、拟合结果易受病态矩阵影响的现状，基于拟合误差与节点数的变化关系及最小化误差函数的思想，提出了阈值法与梯度法相结合的节点个数和位置最优选取方法。试验结果表明，本文算法提高了潮流分离的效率，取得了±0.23m/s的潮流分离精度，整体优于传统算法。
* W+ m$ X$ H/ K- `5 [ (4) 采用最优潮流分离方法对长江口徐六泾附近水域的大潮、中潮、小潮3个时段的ADCP走航数据进行了潮流分离，分别获得了余流场和潮流场的空间分布函数及不同时段的流场时变关系，进而实现了局域时空流场构建。试验结果表明，3个时段的流场外推精度与其内符合精度基本一致，达到±0.20m/s，表明了论文提出的基于走航ADCP数据构建局域时空流场方法的正确性。 - I* s7 ^3 y- Z y5 J& y; w
(5) 研究了垂线平均流速与断面平均流速间关系随季节、位置的变化规律及弯曲河道水面形态和河床冲淤等因素对断面面积估计的影响，据此提出了多垂线流量实时估计方法。在长江口徐六泾断面开展的试验表明，相对单垂线法，多垂线法的相对精度提高了至少5%，对于长江口大型感潮河段流量实时估计贡献突出。
. o' F5 a; L/ i7 y (6) 对徐六泾断面3个不同季节的实时流量中的潮流贡献滤除，并将得到的日均流量同大通站的日均流量进行比较，发现二者在不同季节存在不同的流量差异。顾及距长江口门的远近及流量估计方法的优劣，建议考虑采用徐六泾站的流量来代表长江入海的实际流量，而非传统的大通站流量。
/ V, ]' a; X$ w7 f 作者简介 
% Y1 ^ F7 E; [' [4 W 陈志高，男，1987年2月出生，湖南新宁人，博士，副教授，硕士生导师。 * Z3 u7 T j# W2 w
研究领域：海洋测绘
: W6 }/ M3 D, B( D 研究方向：ADCP流速测量及数据处理;流量实时估计;时空流场构建 1 L1 U! K7 |7 E# V9 j+ Y/ o
联系邮箱：531214372@qq.com ; w5 S$ G/ k a8 _+ h( f# J1 P
通讯地址：江西省南昌市经开区青岚大道666号
# M3 [) g5 g" u( e8 U1 q2 Z: J 教育及工作经历
1 }' x3 X1 y S7 l 2005年09月−2009年06月 中国石油大学（华东）测绘工程本科
( z8 m. h9 S! x: O9 Y3 N 2009年09月−2011年06月 武汉大学测绘学院大地测量学与测量工程硕士
" s% }7 Z8 `& T1 x* _, C, i$ o 2011年09月−2015年06月 武汉大学测绘学院大地测量学与测量工程博士 7 [$ x# I/ z" \2 O% v7 y# D
2015年07月−至今 东华理工大学测绘工程学院 教师
, Z7 K% [ F$ `' I 科研项目
. W" h4 Z( a7 ~' l/ A# e, c4 p [1] 国家自然科学基金（41806114）：基于多源信息融合的ADCP流速全剖面精确重构，2019.01—2021.12，主持; ( f3 w2 m, `# K+ {, Y% h G4 g
[2] 江西省自然科学基金（20181BAB216031）：基于多源传感器信息融合的ADCP流速精确获取方法研究，2018.01-2019.12，主持； Y( _6 s3 n* m7 v: b2 ?/ Q* Y! }
[3] 江西省教育厅科技项目（GJJ150559）：基于流场变化机制的ADCP数据后处理方法研究，2016.01-2017.12，主持，结题；
3 T, l7 ~5 j7 P" r- o8 ]: n: Z4 _ [4] 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室开放基金（WE2016008）：基于ADCP数据的天然河道流量实时估计方法研究，2016.01-2017.12，主持，结题。 4 n+ r( x5 a3 b# i% H
[5] 江西省数字国土重点实验室开放基金（DLLJ201618）：基于外部传感器的高精度ADCP流速测量方法研究，2016.01-2017.12，主持，结题。 . ~3 V- V) I" f. o; N) W
论文及论著 + o$ F. e; T) N) M- ~
[1] Zhigao Chen*, Zhenxiang Wang, Shengping Wang. Estimating net discharge of YangtzeRiver into the East China Sea. Water Science & Technology: Water Supply,2018, 18(3).（SCI） ( p h3 h$ Q/ z; y `
[2] Zhigao Chen*, Zhenxiang Wang, Yangyang Liu, Shengping Wang, Chun Leng. Estimatingthe flow velocity and discharge of ADCP unmeasured area in tidal reach. FlowMeasurement and Instrumentation, 2016, 52: 208–218.（SCI） . m. z" ?! P7 X
[3] Zhigao Chen*, Shengping Wang, Zhenxiang Wang. A new interpolation scheme fordetiding vessel-mounted ADCP. Flow Measurement and Instrumentation, 2016, 50:185–196.（SCI） 4 S) K l& f7 q+ q& `& }7 b( Q
[4] Jianhu Zhao, Zhigao Chen*,Hongmei Zhang, Zhenxiang Wang. Multiprofile Discharge Estimation in the TidalReach of Yangtze Estuary, Journal of Hydraulic Engineering，2016, 04016056: 1-12（SCI）
' l/ \" c; y/ k8 g [5] Jianhu Zhao, Zhigao Chen*,Hongmei Zhang.A robust method fordetermining the heading misalignment angle of GPS compass in ADCP measurement,Flow Measurement and Instrumentation, 2014, 35: 1-10（SCI） - R* }5 H0 G- y' C* b! s* `& v
[6] Jianhu Zhao, Hongmei Zhang*, Zhigao Chen.On-the-fly measurements of large-drop water level and high flowvelocity in the closure gap, Flow Measurement and Instrumentation, 2015, 45:198-206（SCI）
( j2 T/ M# a: U. @ [7] 陈志高*，刘扬扬，王胜平，王真祥. 感潮河段潮流分离方法研究，中国矿业大学学报，2018，47（2）（EI） 4 B2 O) ~6 i {
[8] 陈志高*，王真祥，王胜平.大型感潮河段流量实时估计方法，哈尔滨工程大学学报，2018，39（4）（EI） ; k x/ W) ~, L: h( r
[9] 陈志高*，赵建虎，张红梅. 基于 GPS 的 ADCP流速和流量精确确定方法，中国矿业大学学报，2013，42（4）：670-675（EI）
+ X! G4 N- y2 f5 U [10]陈志高*，赵建虎，张红梅. ADCP盲区流速最优推算模型自适应确定方法研究，武汉大学学报·信息科学版，2013，38（6）：729-723（EI） 8 C9 E8 x5 J4 j8 B
[11]陈志高*，王祎頔，王真祥，王胜平，冷春. ADCP数据处理方法及软件系统研制，人民长江，2017，48（7）：41-45（中文核心） : v* Q7 S) B. a# }$ g
[12]陈志高*，王胜平，冷春，王真祥. ADCP 流速数据综合滤波算法研究，人民长江，2016，47（13）：42-48（中文核心） O( [4 h7 g3 {
科研奖励
8 |7 Y' L, c( ?5 z& q( V& b3 a [1] 珠江口沿海航道高精度水下地形获取理论及应用，测绘科技进步奖二等奖，排名4，2018 - h8 t( \$ x6 Q" I" D C! S& W
[2] 海洋无缝垂直基准及其转换模型构建理论、方法及应用，测绘科技进步奖一等奖，排名11，2015  
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