近海海洋环境数据监测的自适应采样方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及海洋环境监测领域，尤其涉及一种近海海洋环境数据监测的自适应采样方法。
【背景技术】
[0002]沿海地区渔场一直以来都是我国海洋渔业的核心区域，由于近年来的过度捕捞和环境污染，导致我国近海渔业资源逐渐走向枯竭，渔民的生产模式也从传统的出海捕鱼逐渐转变为近海养殖为主。随着人们生活生平的提高，对海产品的需求量越来越大、品质要求也越来越高，绿色、健康、安全的意识越来越强烈以及近海养殖业对近海海洋环境的依赖性程度不断加深，利用云计算、物联网的海洋渔业养殖及其环境监测技术，以提升海产科学养殖和环境安全水平，具有重要的研究价值和应用推广前景。
[0003]然而，在当前高端海产养殖过程中，仍然面临一些问题:首先，近海养殖逐渐向精细养殖过渡，精细养殖需要以长期、可靠的海洋环境数据作为养殖参考，但当前尚未形成成熟的海洋环境监测技术;其次，近岸水域的海洋环境监测设备容易受到陆地水源、近岸不规则水流、风浪等的影响，导致离散监测数据中可能会出现奇异数据，而这些奇异数据不能够反应养殖所处近海海洋环境的总体特征，需要将这些奇异数据甄别去除。因此，对近海海洋环境数据进行有效监测，并去除监测数据中的奇异数据，从而准确捕捉重要环境指标的详细变化对近海养殖具有重要的实际意义。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种既能够对近海海洋环境数据进行有效采集，又可以甄别所采集数据中的奇异数据的近海海洋环境数据监测的自适应米样方法。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:近海海洋环境数据监测的自适应采样方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0006](I)获取本次采样前的若干周期内的海洋环境数据实测样本;其中，所述海洋环境数据实测样本标记为St ；
[0007](2)根据获取的海洋环境数据实测样本St，利用指数平滑法预测得到下一次采样的海洋环境数据预测样本，并获取下一次采样的海洋环境数据实际样本;其中，所述得到的下一次采样的海洋环境数据预测样本标记为A’t+1，所述获取的下一次采样的海洋环境数据实际样本为At+1;
[0008](3)根据所得海洋环境数据预测样本A V1以及获取的海洋环境数据实际样本At+1，得到所述两个海洋环境数据样本之间的样本距离，并建立下一次采样时间间隔的修正函数;其中，所得到的样本距离标记为SS = IA’ t+1-At+i I，所述采样时间间隔的修正函数标记为 Φ (A，t+i，At+i)；
[0009](4)根据已经得到的采样时间间隔的修正函数Φ (A ’ t+1，At+i)，修正下一次的海洋环境数据预测样本的采样时间间隔；其中，所述下一次的海洋环境数据预测样本的采样时间间隔标记为t，t = Φ (A，t+i，At+i).tP；
[0010](5)根据修正后的采样时间间隔，对当前海洋环境数据进行实际采集，并将本次实际采集的海洋环境数据样本进行存储；
[0011](6)将所得海洋环境数据样本的样本距离与预设的样本距离阈值进行判断比较，并根据判断结果分别存储对应的海洋环境数据至海洋环境数据的检测样本数据库和奇异样本数据库:
[0012]当所得海洋环境数据样本的样本距离小于预设的样本距离阈值时，则存储该海洋环境数据样本至海洋环境数据的检测样本数据库；否则，标记该海洋环境数据样本为出现异常的奇异值，并存储至海洋环境数据的奇异样本数据库，以供分析海洋环境出现的异常情况。
[0013]为了更为准确地预测得到下一次采样的海洋环境数据预测样本，可选择地，所述指数平滑法为一次指数平滑法或二次指数平滑法或三次指数平滑法。
[0014]进一步地，所述步骤(6)中标记为奇异值的海洋环境数据包括实质变化的海洋环境数据或者噪声数据或者实质变化的海洋环境数据与噪声数据的结合。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:通过获取本次采样前若干周期的海洋环境数据实测样本，利用指数平滑法预测下一次海洋环境数据预测样本，计算海洋环境数据预测样本与实际样本间的样本距离，建立下次采样时间间隔的修正函数，并调整下次的采样时间间隔;利用修正后的采样时间间隔，对当前海洋环境数据实际采集，存储本次实际采集的海洋环境数据样本;将该样本距离与预设样本距离阈值判断比较，根据判断结果分别存储对应的数据至海洋环境数据的检测样本数据库和奇异样本数据库。该方法只需要根据自适应调整的采样时间间隔采集海洋环境数据，根据采集数据的变化剧烈程度以合理的密度采集信息，并有效去除自然界瞬间干扰所产生的噪声数据，节约了电能和设备维护成本;另夕卜，通过该方法可以将采集的海洋环境数据中的平稳数据与奇异值区分开来，以通过分析奇异值捕捉重要海洋环境指标的详细变化，从而更为准确的掌握近海海洋环境情况，并在海洋开发、防灾和减灾中发挥重要作用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例中近海海洋环境数据监测的自适应采样方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0018]如图1所示，在本实施例的近海海洋环境数据监测的自适应采样方法，包括如下步骤I至步骤6:
[0019]步骤I，获取本次采样前的若干周期内的海洋环境数据实测样本;其中，海洋环境数据实测样本标记为St;海洋环境数据实测样本即为实际测得的海洋环境数据样本;例如，本实施例中的海洋环境数据实测样本可以是本次采样前的两年内的实际测得的海洋环境数据；
[0020]步骤2，根据获取的海洋环境数据实测样本St，利用指数平滑法预测得到下一次采样的海洋环境数据预测样本，并获取下一次采样的海洋环境数据实际样本;其中，得到的下一次采样的海洋环境数据预测样本标记为A V1，获取的下一次采样的海洋环境数据实际样本为Mn;海洋环境数据预测样本A ’ t+1与海洋环境数据实际样本、+1为一一对应的；
[0021]在该步骤2中，为了更为准确地预测得到下一次采样的海洋环境数据预测样本，该指数平滑法可以根据需要，选择使用一次指数平滑法或二次指数平滑法或三次指数平滑法;
[0022]步骤3，根据所得海洋环境数据预测样本A’t