Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев

Предложен метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев. Метод основан на сопоставлении оценок спектральных плотностей мощности компонент скорости течения, рассчитанных по трем временным рядам данных: ряду координат дрейфующего буя со встроенным приемником системы...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автор:	Толстошеев, А.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2009
Назва видання:	Морской гидрофизический журнал
Теми:	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105089
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев / А.П. Толстошеев // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 6. — С. 23-32. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-105089
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1050892016-08-07T03:02:28Z Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев Толстошеев, А.П. Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Предложен метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев. Метод основан на сопоставлении оценок спектральных плотностей мощности компонент скорости течения, рассчитанных по трем временным рядам данных: ряду координат дрейфующего буя со встроенным приемником системы глобального позиционирования; ряду координат, сформированному на основе первого, с пропусками данных и погрешностями обсерваций, соответствующими реальным траекторным измерениям спутниковой системой определения координат платформ и сбора данных Argos с использованием доплеровского метода; ряду координат, полученному путем интерполяции данных второго ряда. В качестве примера рассмотрена процедура реализации метода и показана эффективность его применения для повышения достоверности результатов восстановления траекторий дрейфующих буев. Method of estimating the results of reconstruction of drifting buoys trajectories is presented. It is based on comparison of the estimates of power spectral densities of current velocity components. The estimates are calculated using three time datasets: dataset of coordinates of a drifting buoy with a builtin GPS receiver; dataset of coordinates formed on the basis of the first one including missing data and observational errors corresponding to the actual trajectory measurements of the Argos satellite location and data collection system by the Doppler method; dataset of coordinates resulted from interpolation of the second one. The procedure of the method implementation is considered as an example, and efficiency of its use for increasing reliability of reconstruction of drifting buoys trajectories is shown. 2009 Article Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев / А.П. Толстошеев // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 6. — С. 23-32. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0233-7584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105089 551.46.062.8 ru Морской гидрофизический журнал Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
spellingShingle	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Толстошеев, А.П. Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев Морской гидрофизический журнал
description	Предложен метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев. Метод основан на сопоставлении оценок спектральных плотностей мощности компонент скорости течения, рассчитанных по трем временным рядам данных: ряду координат дрейфующего буя со встроенным приемником системы глобального позиционирования; ряду координат, сформированному на основе первого, с пропусками данных и погрешностями обсерваций, соответствующими реальным траекторным измерениям спутниковой системой определения координат платформ и сбора данных Argos с использованием доплеровского метода; ряду координат, полученному путем интерполяции данных второго ряда. В качестве примера рассмотрена процедура реализации метода и показана эффективность его применения для повышения достоверности результатов восстановления траекторий дрейфующих буев.
format	Article
author	Толстошеев, А.П.
author_facet	Толстошеев, А.П.
author_sort	Толстошеев, А.П.
title	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев
title_short	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев
title_full	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев
title_fullStr	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев
title_full_unstemmed	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев
title_sort	метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/105089
citation_txt	Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев / А.П. Толстошеев // Морской гидрофизический журнал. — 2009. — № 6. — С. 23-32. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Морской гидрофизический журнал
work_keys_str_mv	AT tolstošeevap metodocenivaniârezulʹtatovvosstanovleniâtraektorijavtonomnyhdrejfuûŝihbuev
first_indexed	2025-07-07T16:18:29Z
last_indexed	2025-07-07T16:18:29Z
_version_	1837005653357363200
fulltext	ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 23 © А. П. Толстошеев, 2009 Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана УДК 551.46.062.8 А.П. Толстошеев Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев Предложен метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрей- фующих буев. Метод основан на сопоставлении оценок спектральных плотностей мощности компонент скорости течения, рассчитанных по трем временным рядам данных: ряду координат дрейфующего буя со встроенным приемником системы глобального позиционирования; ряду координат, сформированному на основе первого, с пропусками данных и погрешностями об- серваций, соответствующими реальным траекторным измерениям спутниковой системой оп- ределения координат платформ и сбора данных Argos с использованием доплеровского метода; ряду координат, полученному путем интерполяции данных второго ряда. В качестве примера рассмотрена процедура реализации метода и показана эффективность его применения для по- вышения достоверности результатов восстановления траекторий дрейфующих буев. При несомненной эффективности применения автономных лагранжевых дрейфующих буев для изучения черноморских поверхностных течений [1 – 3] остается актуальной проблема повышения точности восстановления траекто- рий дрифтеров по данным спутниковой системы определения координат платформ и сбора данных Argos, полученным с помощью доплеровского ме- тода («доплеровским» данным). Анализ данных более 70 буев, развернутых в Черном море в 1999 – 2007 гг., показывает, что наряду с погрешностью мето- да существенное влияние на достоверность результатов восстановления тра- екторий оказывает неравномерность интервалов времени между обсервация- ми. На рис. 1 представлены гистограммы временных интервалов между по- следовательными обсервациями по данным некоторых из этих буев, развер- нутых в 2001 – 2006 гг. в Черном море. Для расчетов этих оценок были вы- браны дрифтеры с наиболее продолжительными временами лагранжевого дрейфа, т. е. дрейфа с присоединенным подводным парусом. Из графиков на рис. 1 следует, что временные интервалы между отсчетами координат почти в 90 % случаев не превышают 7 ч. Вместе с тем ряды могут содержать интер- валы с пропусками данных до 20 ч. Это связано главным образом с естест- венными флуктуациями характеристик канала спутниковой связи и количест- вом обслуживающих спутников. В редких случаях из-за особенностей дос- тавки данных пользователям возможны и более длительные пропуски ин- формации. Очевидно, что непосредственное использование таких временных рядов данных о координатах может приводить к существенным погрешно- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 24 стям результатов анализа, особенно при восстановлении относительно высо- кочастотных процессов переноса поверхностных вод. Традиционный метод восстановления траекторий дрейфующих буев [4] основан на линейной интерполяции первичных данных. Однако результат применения его сводится к заполнению временных интервалов с пропущенной информацией данными, которые с достаточной степенью соответствия отра- жают реальную траекторию только в случаях прямолинейного дрейфа буя. Р и с. 1. Распределения интервалов времени между последовательными обсервациями по «до- плеровским» данным (N – повторяемость;  t – интервал времени; на графиках указаны иден- тификационный номер и год развертывания дрифтера) В статье [5] описана методика интерполяции временных рядов координат автономных лагранжевых дрейфующих буев с применением предложенной в работе [6] функции вида p(t) = c0 + c 1t + c2t 2 + c3t 3 + c 4t 4 + asin(t + ), где p(t) – восстановленный временной ряд соответствующей координаты; t – время; c0, ..., c4 – коэффициенты полиномиальной составляющей; a, ,  – ам- плитуда, частота и фаза синусоидальной составляющей соответственно. Функция p(t) состоит из двух составляющих: полиномиальной – для опи- сания среднего переноса дрифтера (тренд траектории), синусоидальной – для восстановления участков траектории, обусловленных относительно высоко- частотными колебаниями. В соответствии с предложенным в статье [5] алго- ритмом интерполяции весь массив данных разбивался на перекрывающиеся участки с фиксированным количеством отсчетов. Значения коэффициентов c0, ..., c4 и аргументов a, ,  в пределах каждого участка принимались посто- янными и рассчитывались путем численного решения системы уравнений p k , n(c 0 , c 1 , c2 , c 3 , c4 , a , ,  , tn) = 0, где k и n – порядковые номера участка и отсчета на k-м участке соответственно. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 25 Предложенный алгоритм, по данным [5], позволяет восстанавливать тра- ектории дрейфов буев в условиях разномасштабных течений с разрешением по времени в 1 ч и погрешностью приблизительно на 20 % меньше, чем при линейной интерполяции данных. Эта оценка получена по данным дрифтера № 47621, координаты которого определялись как с помощью приемника сис- темы глобального позиционирования (GPS), так и по «доплеровским» дан- ным системы Argos. Использование для анализа двух временных рядов коор- динат позволило достаточно корректно оценить эффективность методики ин- терполяции. Иначе обстоит дело с проверкой применимости предложенного алгоритма интерполяции для восстановления рядов координат стандартных дрифтеров, полученных только по доплеровскому методу. В последнее деся- тилетие именно такие буи применялись в черноморских экспериментах, а по- лученные долговременные ряды «доплеровских» координат главным образом и образуют базу дрифтерных данных. Этим объясняется актуальность разра- ботки как способов повышения достоверности траекторных измерений, вы- полненных в рамках дрифтерной технологии, так и методов объективного оценивания эффективности результатов их применения. В настоящей статье рассматривается метод такого оценивания, а в качестве примера приведен вариант его реализации применительно к линейно интерполированным дан- ным и данным, восстановленным в соответствии с алгоритмом [5]. Поскольку в подавляющем большинстве случаев оказывается невозмож- ным привлечь данные из других источников для сопоставления с ними ре- зультатов восстановления «доплеровских» траекторий, критериями эффек- тивности метода могут служить только косвенные оценки. Один из возмож- ных вариантов выбора критерия сопоставления основан на таком очевидном проявлении неравномерности интервалов времени между обсервациями, как частотные и амплитудные искажения в спектральных характеристиках про- цессов, оцениваемых по траекториям дрейфов. Количественные оценки таких искажений, рассчитанные по данным траекторных измерений дрифтера, мог- ли бы служить критерием эффективности метода интерполяции временных рядов «доплеровских» координат. Наиболее корректный способ получения таких оценок – сопоставление спектральных плотностей мощности (СПМ) компонент скорости течения, рассчитанных для одного и того же дрифтера по «доплеровским» данным системы Argos и показаниям приемника GPS. Как уже упоминалось выше, именно на основании таких данных дрифтера № 47621 были получены оценки эффективности алгоритма интерполяции [5]. Однако есть обстоятельство, которое ограничивает возможность привлечения результатов сопоставления временных рядов координат дрифтера № 47621, полученных доплеровским методом и по данным приемника GPS, для после- дующего применения в качестве критерия эффективности интерполяции тра- екторий дрейфующих буев. Оно состоит в том, что из трех месяцев дрейфа только в первые двое суток буй № 47621 двигался с присоединенным под- водным парусом, т.е. его траектория определялась главным образом поверх- ностными течениями. После обрыва паруса существенно возрастает вероят- ность ветрового сноса дрифтера и, как следствие, – погрешность воспроизве- дения скорости и направления поверхностного течения. В связи с этим пред- ставляется некорректным применить полученные в работе [5] результаты для ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 26 оценивания траекторных измерений стандартных лагранжевых дрифтеров. Это не касается достоверности оценок метода интерполяции, приведенных в [5], поскольку они рассчитаны по результатам сопоставления данных о тра- ектории одного дрифтера, полученных разными способами. В 2007 – 2008 гг. стали проводиться пилотные эксперименты с дрейфую- щими буями, оборудованными аппаратурой спутниковой системы приема и передачи данных Iridium со встроенными приемниками GPS. В середине сен- тября 2007 г. в западной части Черного моря были развернуты два Iridium- дрифтера № 13480 и № 18480. На рис. 2, а приведен фрагмент траектории дрифтера № 13480. Из гистограмм (рис. 2, б, в), построенных по данным буев № 13480 и № 18480, следует, что для 98 % отсчетов временной интервал ме- жду обсервациями составлял не более 3 ч. При этом погрешность обсерваций не превышала нескольких десятков метров. Очевидно, что такие временные ряды могут привлекаться в качестве тестовых для сопоставления с результа- тами траекторных измерений, полученных доплеровским методом. Проблема в том, что траектории Iridium-дрифтеров оценивались только по данным сис- темы глобального позиционирования и реальные «доплеровские» обсервации системы Argos отсутствуют. Поэтому в рамках рассматриваемой методики предлагается на основе траектории Iridium-дрифтера сформировать новый временной ряд координат («псевдодоплеровский»), который содержал бы такие же временные интервалы между обсервациями (пропуски данных), что и исходный временной ряд координат стандартного Argos-дрифтера, а по- грешности измерений координат соответствовали бы погрешностям допле- ровского метода. Эти два ряда – реально полученный по данным приемника GPS и синтезированный «псевдодоплеровский» – в последующем анализе используются для количественного оценивания искажений спектральных ха- рактеристик, обусловленных пропусками данных и погрешностями обсерва- ций, и, как следствие, для определения критериев эффективности результатов восстановления траекторий буев, рассчитанных по данным системы Argos, полученным доплеровским методом. Рассмотрим процедуру реализации такого подхода на примере конкрет- ного дрифтера. Исходными данными для анализа являются: 1) временной ряд координат по данным приемника GPS Iridium-дрифтера № 13480; 2) времен- ной ряд координат дрифтера № 34253 по «доплеровским» данным. Выбор данных дрифтера № 13480 в качестве тестовых объясняется тем, что в течение 3 мес после развертывания его траектория воспроизводилась с хорошим качеством (рис. 2, б) и, кроме того, дрейф буя определялся практи- чески всеми типами движений, характерными для процессов переноса по- верхностных вод Черного моря мезомасштабного и синоптического диапазо- нов (рис. 2, а): колебаниями вблизи инерционной частоты (выделенный фраг- мент на рис. 2, а), движением в антициклоническом вихре, дрейфом в Основ- ном Черноморском течении. Дрифтер № 34253 был развернут 24 января 2005 г. Выбор для анализа данных именно этого дрифтера обусловлен продолжительным временем ла- гранжевого дрейфа, которое составило 219 сут, а также тем, что временной ряд «доплеровских» координат буя по наличию и продолжительности про- пусков данных (рис. 1, д) и погрешностям позиционирования может рассмат- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 27 риваться как среднестатистический относительно данных о дрейфах более 70 лагранжевых буев, развернутых в Черном море в 1999 – 2007 гг. Р и с. 2. Фрагмент траектории дрифтера № 13480 (а) и распределения интервалов времени между последовательными обсервациями по данным дрифтеров № 13480 (б) и № 18480 (в) (интервалы между метками – 10 сут; отдельно на рис. 2, а показан участок траектории в усло- виях инерционных колебаний; остальные обозначения, как на рис. 1) Временной ряд координат дрифтера № 34253 использовался в качестве матрицы для формирования на основе траекторных измерений Iridium-дриф- тера № 13480 «псевдодоплеровского» ряда данных. Собственно процедура формирования такого ряда состояла в следующем: 1) выборка из данных дрифтера № 34253 фрагмента последовательных отсчетов, продолжительность которого близка длительности реализации тес- товых данных дрифтера № 13480 (фрагмент траектории на рис. 2, а). В соот- ветствии с этим для последующего анализа был выбран участок траектории буя № 34253 продолжительностью около 50 сут; ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 28 2) приведение отсчетов данных дрифтера № 34253 к временной сетке ряда координат дрифтера № 13480 путем сдвига значений отсчетов времени дрифтера № 34253 на величину разницы между начальными отсчетами обеих последовательностей; 3) линейная интерполяция временного ряда для каждой координаты по данным дрифтера № 13480; 4) формирование нового временного ряда координат путем вычисления значений полученных интерполяционных функций для преобразованных от- счетов времени дрифтера № 34253; 5) внесение в значения координат нового временного ряда погрешно- стей, соответствующих «доплеровским» обсервациям. Для каждого времен- ного отсчета этого ряда значения координат смещались на случайную вели- чину из диапазона неопределенности, соответствующего классу обсервации. Класс обсервации – это параметр, которым сопровождается каждый приня- тый отсчет координат дрифтера. Значения этого параметра содержат инфор- мацию о возможном диапазоне неопределенности измерений: первому классу соответствует погрешность ±1000 м, второму – ±350 м, третьему – ±150 м. Исходными данными для последующего сопоставления являются: 1) ис- ходный временной ряд координат по данным приемника GPS дрифтера № 13480; 2) сформированный на его основе так, как указано выше, «псевдо- доплеровский» временной ряд координат; 3) временной ряд координат, полу- ченный путем интерполяции «псевдодоплеровского» в соответствии с алго- ритмом статьи [5]. По данным каждого из этих трех рядов, линейно интерполированным на равномерный интервал в 1 ч, рассчитывались зональные и меридиональные компоненты скорости дрейфа. Последующее оценивание СПМ компонент скорости выполнялось в предположении о том, что анализируемые времен- ные ряды представляют собой реализации локально-стационарных случай- ных процессов, что позволяет использовать соответствующие методы спек- трального анализа. Оценки СПМ рассчитывались по методу усреднения мо- дифицированных периодограмм, или методу Уэлча, который состоит в том, что вектор отсчетов данных делится на перекрывающиеся сегменты и данные каждого полученного сегмента умножаются на используемую оконную функцию. Для взвешенных таким образом сегментов вычисляются модифи- цированные периодограммы. Полученная оценка СПМ представляет собой результат усреднения периодограмм всех сегментов. Такой метод обеспечи- вает получение гладких и статистически устойчивых оценок по конечному ряду данных. В работе [7] приведены результаты анализа, подтверждающие надежность метода Уэлча для оценивания СПМ компонент скорости течения по данным дрейфующих буев. Расчеты оценок СПМ для всех трех рядов выполнялись по программе, реализованной в среде MATLAB, с помощью функции pwelch. Каждый ряд данных, линейно интерполированных на равномерный временной интервал 1 ч, содержал 1200 отсчетов, которые разбивались на сегменты по 75 отсче- тов. Для взвешивания данных в пределах каждого сегмента использовалась оконная функция Парзена. Коэффициент перекрытия сегментов был принят равным 50 %. В работе [7] показано, что такие вид оконной функции и значе- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 29 ние коэффициента перекрытия оптимальны для получения надежных оценок СПМ для подобных временных рядов. Оценки СПМ зональных и меридиональных компонент скорости дрейфа, рассчитанные по каждому временному ряду, графически представлены на рис. 3. Р и с. 3. Оценки спектральных плотностей мощности зональной (а) и меридиональной (б) компонент скорости дрейфа по данным временного ряда координат дрифтера № 13480 (GPS), «псевдодоплеровского» ряда (Argos) и по интерполированным данным (Int) ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 30 Как и следовало ожидать, в области относительно низких частот резуль- таты оказались схожими для всех трех последовательностей данных. Сущест- венно более информативными в плане решения поставленной задачи оказа- лись результаты оценивания СПМ в относительно высокочастотной части спектра. Начиная с диапазона инерционных колебаний в оценках распределе- ния мощности анализируемых временных рядов появляются различия. Рас- смотрим более подробно наиболее характерные из них. В области частот инерционных колебаний на графиках обеих компонент для всех трех рядов анализируемых данных наблюдаются максимумы СПМ на частотах, соответствующих периодам (17,10,1) ч. Амплитудные значения оценок СПМ зональной компоненты (рис. 3, а) составляют: 747 (м/с) 2 /Гц для исходного ряда (GPS); 393 (м/с) 2 /Гц для «псевдодоплеровского» ряда (Argos); 550 (м/с) 2 /Гц для ряда интерполированных данных (Int). Приблизительно та- кие же соотношения амплитуд имеют место и для меридиональной компо- ненты (рис. 3, б). В более высокочастотных областях спектров поведение оценок СПМ для зональной и меридиональной компонент несколько различается. Для зональ- ной компоненты характерен быстрый спад высокочастотных составляющих оценок СПМ, полученных по данным исходного и интерполированного ря- дов. СПМ, оцененная по данным «псевдодоплеровского» ряда, затухает го- раздо медленнее и к тому же имеет ярко выраженные максимумы на перио- дах, указанных на рис. 3, а. Для меридиональной компоненты на этом участке спектра средняя мощность колебаний по интерполированным данным заметно превышает оценки, полученные по исходному ряду, но при этом остается ни- же, чем средняя мощность колебаний «псевдодоплеровского» ряда. В интерва- ле частот, ограниченном снизу частотой полусуточных колебаний и сверху – максимальной частотой оцениваемого спектрального диапазона, средние зна- чения мощности составили: по данным исходного ряда (GPS) –34,5 и –33,9 дБ; «псевдодоплеровского» ряда (Argos) –30,2 и –31,3 дБ; ряда интерполирован- ных координат (Int) –33,8 и –32,7 дБ для зональной и меридиональной ком- понент соответственно. Основные результаты визуального анализа и количественного оценива- ния спектральных характеристик компонент скорости дрейфа с точки зрения решения задачи определения объективных критериев достоверности восста- новления траекторий дрейфующих буев состоят в следующем: 1) пропуски во временных рядах координат дрейфующего буя, связан- ные с нерегулярностью обсерваций, приводят к ошибкам в оценивании рас- пределения энергии компонент скорости, восстановленных по этим данным. В области частот инерционных колебаний ошибки проявляются в занижении оценок СПМ на 40 – 50 % относительно результатов, полученных по данным приемника GPS. С повышением частоты картина меняется на противополож- ную. В спектральном диапазоне, ограниченном снизу частотой, соответст- вующей полусуточным колебаниям, а сверху – верхним значением рассмат- риваемого частотного диапазона, средняя мощность колебаний компонент скорости дрейфа, восстановленных по данным координат «псевдодоплеров- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 31 ского» ряда, выше средней мощности, оцененной по данным приемника GPS. Разница составляет 4,3 дБ для зональной и 2,6 дБ для меридиональной ком- понент. Кроме того, в оценках СПМ «псевдодоплеровского» ряда появляются максимумы (рис. 3, а), которые отсутствуют на графике СПМ, рассчитанной по данным исходного ряда. Это свидетельствует о том, что данные, обра- зующие «псевдодоплеровский» ряд, в значительной степени не соответству- ют реальным физическим процессам; 2) различия в спектральных характеристиках исходного ряда и ряда ин- терполированных данных в целом имеют тот же характер, что и результаты сопоставления исходного и «псевдодоплеровского» рядов, однако количест- венные оценки этих различий существенно иные. Амплитуды оценок СПМ в области частот инерционных колебаний различаются приблизительно на 25 %. Средние значения мощности в указанном выше диапазоне частот, рас- считанные по временному ряду интерполированных координат, выше сред- ней мощности, оцененной по данным приемника GPS, на 0,7 дБ для зональ- ной и на 1,2 дБ для меридиональной компонент. Таким образом, предлагаемый метод позволяет качественно и количест- венно оценить степень достоверности результатов восстановления траекто- рий дрейфующих буев по данным сравнительного анализа распределений мощности процессов в соответствующих частотных диапазонах. Практически рассмотренный метод может быть реализован путем сопос- тавления оценок СПМ компонент скорости течения, рассчитанных по «доп- леровским» координатам дрейфующего буя, с соответствующими оценками СПМ, полученными по временному ряду интерполированных тем или иным способом координат. При этом степень достоверности восстановленных дан- ных оценивается по результатам сравнительного анализа плотностей мощно- сти так, как показано выше. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Журбас В.М., Зацепин А.Г., Григорьева Ю.В. и др. Циркуляция вод и характе- ристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтер- ным данным // Океанология. – 2003. – 43, № 6. – С. 149 – 158. 2. Ратнер Ю.Б., Толстошеев А.П., Холод А.Л. и др. База данных дрифтерных экс- периментов в Черном море // Системы контроля окружающей среды. – Сева- стополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2007. − С. 112 – 114. 3. Толстошеев А.П., Лунев Е.Г., Мотыжев В.С. Развитие средств и методов дрифтерной технологии применительно к проблеме изучения Черного моря // Океанология. – 2008. – 48, № 1. – С. 149 – 158. 4. Hansen D.V., Poulain P.-M. Quality control and interpolation of WOCE/TOGA drifter data // J. Atmos. Ocean Technol. – 1996. – 13, № 4. – P. 900 – 909. 5. Толстошеев А.П. Метод восстановления траекторий дрейфующих буев // Эко- логическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное исполь- зование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2007. – Вып. 15. – С. 392 – 396. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2009, № 6 32 6. Bograd S.J., Rabinovich A.B., Thomson R.E. et al. On sampling strategies and inter- polation schemes for satellite-tracked drifters // J. Atmos. Ocean. Technol. – 1999. – 16, № 7. – P. 893 – 904. 7. Ратнер Ю.Б., Скороход Б.А., Холод А.Л. Результаты сопоставлений скоростей поверхностных течений, полученных на основе данных дрифтерного экспери- мента и расчета по модели динамики Черного моря в сентябре – декабре 2007 г. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и ком- плексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украи- ны, 2008. – Вып. 16. – С. 156 – 183. Морской гидрофизический институт НАН Украины, Севастополь Материал поступил в редакцию 14.08.08 После доработки 07.11.08 ABSTRACT Method of estimating the results of reconstruction of drifting buoys trajectories is pre- sented. It is based on comparison of the estimates of power spectral densities of current velocity com- ponents. The estimates are calculated using three time datasets: dataset of coordinates of a drifting buoy with a built-in GPS receiver; dataset of coordinates formed on the basis of the first one includ- ing missing data and observational errors corresponding to the actual trajectory measurements of the Argos satellite location and data collection system by the Doppler method; dataset of coordinates resulted from interpolation of the second one. The procedure of the method implementation is consid- ered as an example, and efficiency of its use for increasing reliability of reconstruction of drifting buoys trajectories is shown.

Метод оценивания результатов восстановления траекторий автономных дрейфующих буев

Репозитарії

Схожі ресурси