学习潘海东博士的《潮汐调和分析原理和应用》和调和分析软件S_Tide

2023-10-18 03:30

本文主要是介绍学习潘海东博士的《潮汐调和分析原理和应用》和调和分析软件S_Tide,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

潘海东博士在B站(用户名:ocean_tide)分享了他的电子书《潮汐调和分析原理和应用》,以及他开发的潮汐调和分析工具包S_Tide,非常厉害。

水文同事在进行潮汐预报的时候,会经常说到调和分析和调和常数,博主一听到这些名词就懵圈,不明所以。而《潮汐调和分析原理和应用》开篇就讲潮汐调和分析求解分潮振幅和迟角的过程本质就是最小二乘拟合。作为测绘专业的学生,我们对最小二乘法还算熟悉。
测绘专业的学生一般会学习自由网平差,解算误差方程就是用到最小二乘法,以误差的平方和最小作为约束,求取观测值的最优估值。具体解算的过程是先输入观测值的初始值,求得误差值,计算误差值的平方和,然后再用新的观测值(初始值+误差值)重新计算,求得新的误差值,计算新误差的平方和,二次平方和相减,如果平方和的差值不满足要求,继续迭代,直至满足要求。

对于测绘专业学生,课程要求用C语言实现组误差方程和解算误差方程。有了matlab,我们只需要组误差方程,解算误差方程交给matlab。

《潮汐调和分析原理和应用》先讲了一个曲线拟合的例子,如下图散点图,用最小二乘法拟合出图中余弦函数公式。

点击查看原图

潮汐调和分析类似,水位被认为是一系列分潮(余弦函数)线性叠加的结果,见下图的公式。潮汐调和分析就是求取函数中的未知数。分潮的角频率已知,未知数只有振幅和迟角。

无标题2.jpg

潘海东博士在潮汐调和分析软件T_Tide的基础上开发更为强大的S_Tide。与T_Tide一样,S_Tide也是用matlab开发的。为了方便使用,S_Tide还带一个图形化用户界面(GUI),没有matlab基础的同学也能使用它进行潮汐调和分析和预报。

(1)Step1 导入数据,输入数据文件必须是csv或者是xls,数据必须是均匀采样,缺测要设置为NaN。

(2)Step2 设置采样间隔1小时和纬度46.2。

(3)Step3生成调和常数并保存。

无标题3.jpg

调和常数如下:

无标题4.jpg

(4)Step4回报720小时潮位。

无标题5.jpg

(5)Step6,Step7预报乘潮水位。

乘潮水位是指具有一定时间间隔且可用以通航的某一高潮水位。在海港工程的设计和施工中常常要求提供此值。虽然这个值是出现在高潮前后,但科学地掌握它仍需进行若干计算及研究,否则就可能因通航水位设计过浅而影响通过能力,或因疏浚过深而造成不必要的浪费。因此,合理选用乘潮水位有着重要的经济价值。

乘潮水位包括高潮乘潮水位和低潮乘潮水位。前者多用于船舶进出港航道或船坞,后者适用于利用低潮位延时进行水工建筑物的施工作业。

乘潮水位计算有2个参数,分别是乘潮时间和累计概率。

下图是乘潮为时间2个小时,保证率90%的乘潮计算结果。

无标题6.jpg

小结

S_Tide对R. Pawlowicz编制的T_Tide存在的各种问题进行了改进,比如T_TIDE无法处理长时间数据(18.61年),无法处理不均匀采样数据。 S_TIDE是一个更为普适的方法,可以广泛应用于各种潮汐资料的分析,甚至是非潮序列的研究(用来提取日循环,月循环,半年循环,年循环,8.85年循环,18.61年循环等)。另外,S_Tide教程非常地详细,非专业人士也能看懂。

参考文献

潮汐调和分析原理与应用——20220310南京大学_哔哩哔哩_bilibili

S_TIDE相比T_TIDE优势 - 哔哩哔哩

致所有的S_TIDE使用者:你们的贡献不会被忽视 - 哔哩哔哩
 

这篇关于学习潘海东博士的《潮汐调和分析原理和应用》和调和分析软件S_Tide的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/229904

相关文章

Python中随机休眠技术原理与应用详解

《Python中随机休眠技术原理与应用详解》在编程中,让程序暂停执行特定时间是常见需求,当需要引入不确定性时,随机休眠就成为关键技巧,下面我们就来看看Python中随机休眠技术的具体实现与应用吧... 目录引言一、实现原理与基础方法1.1 核心函数解析1.2 基础实现模板1.3 整数版实现二、典型应用场景2

Java的IO模型、Netty原理解析

《Java的IO模型、Netty原理解析》Java的I/O是以流的方式进行数据输入输出的,Java的类库涉及很多领域的IO内容:标准的输入输出,文件的操作、网络上的数据传输流、字符串流、对象流等,这篇... 目录1.什么是IO2.同步与异步、阻塞与非阻塞3.三种IO模型BIO(blocking I/O)NI

Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决

《Spring事务中@Transactional注解不生效的原因分析与解决》在Spring框架中,@Transactional注解是管理数据库事务的核心方式,本文将深入分析事务自调用的底层原理,解释为... 目录1. 引言2. 事务自调用问题重现2.1 示例代码2.2 问题现象3. 为什么事务自调用会失效3

Python Dash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践记录

《PythonDash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践记录》Python的PlotlyDash库提供了一种简便且强大的方式来构建和展示互动式数据仪表板,本篇文章将深入探讨如何使用Dash设计一... 目录python Dash框架在数据可视化仪表板中的应用与实践1. 什么是Plotly Dash?1.1

找不到Anaconda prompt终端的原因分析及解决方案

《找不到Anacondaprompt终端的原因分析及解决方案》因为anaconda还没有初始化,在安装anaconda的过程中,有一行是否要添加anaconda到菜单目录中,由于没有勾选,导致没有菜... 目录问题原因问http://www.chinasem.cn题解决安装了 Anaconda 却找不到 An

Spring定时任务只执行一次的原因分析与解决方案

《Spring定时任务只执行一次的原因分析与解决方案》在使用Spring的@Scheduled定时任务时,你是否遇到过任务只执行一次,后续不再触发的情况?这种情况可能由多种原因导致,如未启用调度、线程... 目录1. 问题背景2. Spring定时任务的基本用法3. 为什么定时任务只执行一次?3.1 未启用

Android Kotlin 高阶函数详解及其在协程中的应用小结

《AndroidKotlin高阶函数详解及其在协程中的应用小结》高阶函数是Kotlin中的一个重要特性,它能够将函数作为一等公民(First-ClassCitizen),使得代码更加简洁、灵活和可... 目录1. 引言2. 什么是高阶函数?3. 高阶函数的基础用法3.1 传递函数作为参数3.2 Lambda

Java中&和&&以及|和||的区别、应用场景和代码示例

《Java中&和&&以及|和||的区别、应用场景和代码示例》:本文主要介绍Java中的逻辑运算符&、&&、|和||的区别,包括它们在布尔和整数类型上的应用,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可... 目录前言1. & 和 &&代码示例2. | 和 ||代码示例3. 为什么要使用 & 和 | 而不是总是使

Python循环缓冲区的应用详解

《Python循环缓冲区的应用详解》循环缓冲区是一个线性缓冲区,逻辑上被视为一个循环的结构,本文主要为大家介绍了Python中循环缓冲区的相关应用,有兴趣的小伙伴可以了解一下... 目录什么是循环缓冲区循环缓冲区的结构python中的循环缓冲区实现运行循环缓冲区循环缓冲区的优势应用案例Python中的实现库

SpringBoot整合MybatisPlus的基本应用指南

《SpringBoot整合MybatisPlus的基本应用指南》MyBatis-Plus,简称MP,是一个MyBatis的增强工具,在MyBatis的基础上只做增强不做改变,下面小编就来和大家介绍一下... 目录一、MyBATisPlus简介二、SpringBoot整合MybatisPlus1、创建数据库和