本发明涉及冰物质平衡浮标，尤其是涉及冰物质平衡浮标(imb)界面自动化诊断方法。
背景技术：
冰物质平衡浮标(imb)已经开始广泛布放于南北极地区。浮标数据也已被用于检测冰厚以及具有季节性冰覆盖的海洋和湖泊的能量平衡研究当中([1]perovichdk,grenfelltc,richtermengeja,etal.thinandthinner:seaicemassbalancemeasurementsduringsheba[m].2003)。到目前为止，对冰物质平衡浮标数据分析都是大量基于人工处理。学者以前对过去冰物质平衡浮标数据的解释是通过数据解释数据本身，而非使用一种系统的方式([2]richtermengeja,perovichdk,elderbc,etal.icemass-balancebuoys:atoolformeasuringandattributingchangesinthethicknessofthearcticsea-icecover[j].annalsofglaciology,2006,44(44):205-210(6))。
以往多数情况下，对于冰物质平衡浮标数据所得到不同介质层界面的判断均基于物理海洋学家主观的经验判断。在判断过程中，很有可能由于数据使用者的经验差异，导致对介质层界面的差异性判断，从而影响了后续研究的客观性以及研究结论的可靠性。到目前为止，尚无对于冰物质平衡浮标数据的快速处理程序以及自动化界面诊断方法。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种冰物质平衡浮标实时传输数据的处理方法。
本发明的第二目的在于提供一种冰物质平衡浮标的时间序列界面诊断方法。
本发明的第三目的在于提供一种冰物质平衡浮标实时界面诊断方法。
所述冰物质平衡浮标实时传输数据的处理方法包括以下步骤：
1)将冰物质平衡浮标实时传输数据放入与处理程序相同的文件夹；
2)将程序所对应的需处理数据文件名进行修改，然后运行处理程序；
3)得到冰物质平衡浮标探头数据以及冰物质平衡浮标探头加热数据；
4)根据程序提示输入冰物质平衡浮标工作初始时间，以及界面初始位置；
5)使用冰物质平衡浮标时间序列算法程序布放，计算海冰时间序列算法界面结果；
6)使用冰物质平衡浮标实时算法程序部分，计算海冰实时算法界面结果。
所述冰物质平衡浮标的时间序列界面诊断方法，包括以下步骤：
1)时间序列算法使用matlab语言脚本建立，总共使用5个程序模块，所述5个程序模块包括step0，step1，step2，step3，step4；
2)step0负责读取预处理完毕数据，建立结果储存目标文件以及结果储存文件；
3)step1进行数据质量控制，日期格式修改以及simba浮标初始条件与限定条件的用户输入；
4)step2是simba海冰浮标界面时间序列算法中上、下界面位置的计算部分：找出在给定搜索范围内上、下界面所在探头位置；
5)step3是进行上、下界面所在位置结果检验以及上、下界面起始搜索位置矫正，当结果满足输入的上、下界面日变化限定条件时，则输出保存海冰上、下界面结果；
6)若step2的结果被不满足step3中限定条件，则step4进行step2所得到的结果不满足限制条件的情况下，相应的界面起始搜索范围修正，修正完毕之后重新迭代运行step2，以进行海冰上、下界面搜索。
冰物质平衡浮标实时界面诊断方法，包括以下步骤：
1)实时算法使用matlab语言脚本建立，使用7个程序模块，记为step0，step1，step2，step3，step4，step5，step6；
2)运行step0～step4，利用冰物质平衡浮标前n+1天的浮标数据利用时间序列的算法，计算出step2中最后一次迭代使用的上界面起始搜索探头位置topnum，与下界面起始搜索探头位置topnum，通过时间序列算法得到数据第n天的海冰上界面所在位置的探头编号sensornum1，与第n天的海冰下界面所在位置的探头编号sensornum2；
3)运行step5，利用得到topnum1与topnum1，分别将两者与时间序列算法上界面起始搜索探头位置topnum，时间序列算法下界面起始搜索探头位置topnum进行比较；若topnum1大于topnum，则第n+1天的上界面即从探头topnum1向下进行搜索；若topnum1小于topnum，则将topnum的值替换topnum1，第n+1天的上界面即从新得到的探头topnum1起向下进行搜索；
若topnum1与topnum的差的绝对值小于等于下界面日变化限制条件，则第n+1天的上界面则从探头topnum1向下进行搜索；topnum1与topnum的差的绝对值大于下界面日变化限制条件，则将topnum的值替换topnum1，第n+1天的上界面即从新得到的探头topnum1起向下进行搜索；
对与第n+1天的上界面搜索，自给定的上界面搜索起点topnum1起，开始向下寻找，以找到满足在时间序列算法中所使用的满足符合处于积雪或者海冰中的探头温差序列片段为判定条件来搜索上界面；对第n+1天的下界面搜索，自给定的上界面搜索起点topnum1起，统计从探头topnum1到温度链底部探头温度数量频次出现最高的温度作为海冰的冰点，并将探头topnum1以下中温度第一个达到冰点的探头作为海冰的冰底温度；
4)运行step6进行第n+1天数据的上、下界面计算，利用已知的第n天的上、下界面所在探头位置作为参考条件，对于上界面第n+1天数据的上界面计算，以第n天的上、下界面所在探头位置sensornum1(探头编号)减去n1个探头数后得到的探头编号作为第n+1天数据的上界面搜索起始探头位置topnum1，自该位置向下对上界面进行搜索，其中n1是用户初始输入的，在时间序列算法中所使用的最大日降雪厚度；对于上界面第n+1天数据的下界面计算，以第n天的下界面所在探头位置sensornum2(探头编号)减去n2个探头数后得到的探头编号作为第n+1天数据的下界面搜索起始探头位置topnum1，自该位置向下对下界面进行搜索，其中n2是用户初始输入的，在时间序列算法中所使用的最大日海冰冰底变化厚度(也是下界面日变化限制条件)。
本发明的冰物质平衡浮标实时算法建立在时间序列算法的基础上，实时算法使用matlab语言脚本建立，总共使用7个程序模块，记为step0，step1，step2，step3，step4，step5，step6；使用时间序列算法界面诊断结果的最后一次step4迭代中所使用的上界面搜索起始位置(topnum)以及下界面搜索起始位置(topnum)，作为参考搜索位置，step5根据限制条件进行实时算法的n+1天界面起始搜索位置矫正，step6利用第n天实时算法界面结果，计算第n+1天的海冰上、下界面所在位置。
本发明具有以下优点：
1)首次实现了冰物质平衡浮标实时数据进行快速地自动化处理。
2)首次系统地给出了冰物质平衡浮标的两种诊断方法。
3)时间序列算法可以用于工作周期已经完结的冰物质平衡浮标的界面诊断。
4)实时算法可以用基于浮标实时数据的海冰冰厚、雪厚的实时监测以及预报。
具体实施方式
一、所述冰物质平衡浮标实时传输数据的处理方法，包括以下步骤：
1)将冰物质平衡浮标实时传输数据放入与处理程序相同的文件夹；
2)将所需处理的数据文件名进行修改，然后运行处理程序；
3)根据程序提示输入冰物质平衡浮标工作初始时间；
4)得到冰物质平衡浮标探头数据以及冰物质平衡浮标探头加热数据；
5)使用冰物质平衡浮标时间序列算法程序布放，计算海冰时间序列算法界面结果；
6)使用冰物质平衡浮标实时算法程序部分，计算海冰实时算法界面结果。
二、所述冰物质平衡浮标的时间序列界面诊断方法，包括以下步骤：
1)时间序列算法使用matlab语言脚本建立，总共使用5个程序模块，所述5个程序模块包括step0，step1，step2，step3，step4；
2)step0负责读取预处理完毕数据，建立结果储存目标文件以及结果储存文件；
3)step1进行数据质量控制，日期格式修改以及simba浮标初始条件与限定条件的用户输入；
4)step2是simba海冰浮标界面时间序列算法中上、下界面位置的计算部分：找出在给定搜索范围内上、下界面所在探头位置；
5)step3是进行上、下界面所在位置结果检验以及上、下界面起始搜索位置矫正，当结果满足输入的上、下界面日变化限定条件时，则输出保存海冰上、下界面结果；
6)若step2的结果被不满足step3中限定条件，则step4进行step2所得到的结果不满足限制条件的情况下，相应的界面起始搜索范围修正，修正完毕之后重新迭代运行step2，以进行海冰上、下界面搜索。
三、冰物质平衡浮标实时界面诊断方法，包括以下步骤：
1)实时算法使用matlab语言脚本建立，使用7个程序模块，记为step0，step1，step2，step3，step4，step5，step6；
2)运行step0～step4，利用冰物质平衡浮标前n+1天的浮标数据利用时间序列的算法，计算出step2中最后一次迭代使用的上界面起始搜索探头位置topnum，与下界面起始搜索探头位置topnum，通过时间序列算法得到数据第n天的海冰上界面所在位置的探头编号sensornum1，与第n天的海冰下界面所在位置的探头编号sensornum2；
3)运行step5进行第n+1天数据的上、下界面计算，利用已知的第n天的上、下界面所在探头位置作为参考条件，对于上界面第n+1天数据的上界面计算，以第n天的上、下界面所在探头位置sensornum1(探头编号)减去n1个探头数后得到的探头编号作为第n+1天数据的上界面搜索起始探头位置topnum1，自该位置向下对上界面进行搜索，其中n1是用户初始输入的，在时间序列算法中所使用的最大日降雪厚度；对于上界面第n+1天数据的下界面计算，以第n天的下界面所在探头位置sensornum2(探头编号)减去n2个探头数后得到的探头编号作为第n+1天数据的下界面搜索起始探头位置topnum1，自该位置向下对下界面进行搜索，其中n2是用户初始输入的，在时间序列算法中所使用的最大日海冰冰底变化厚度(也是下界面日变化限制条件)；
4)运行step6，利用得到topnum1与topnum1，分别将两者与时间序列算法上界面起始搜索探头位置topnum，时间序列算法下界面起始搜索探头位置topnum进行比较；若topnum1大于topnum，则第n+1天的上界面即从探头topnum1向下进行搜索；若topnum1小于topnum，则将topnum的值替换topnum1，第n+1天的上界面即从新得到的探头topnum1起向下进行搜索；
若topnum1与topnum的差的绝对值小于等于下界面日变化限制条件，则第n+1天的上界面则从探头topnum1向下进行搜索；topnum1与topnum的差的绝对值大于下界面日变化限制条件，则将topnum的值替换topnum1，第n+1天的上界面即从新得到的探头topnum1起向下进行搜索；
对与第n+1天的上界面搜索，自给定的上界面搜索起点topnum1起，开始向下寻找，以找到满足在时间序列算法中所使用的满足符合处于积雪或者海冰中的探头温差序列片段为判定条件来搜索上界面；对第n+1天的下界面搜索，自给定的上界面搜索起点topnum1起，统计从探头topnum1到温度链底部探头温度数量频次出现最高的温度作为海冰的冰点，并将探头topnum1以下中温度第一个达到冰点的探头作为海冰的冰底温度。
本发明的冰物质平衡浮标实时算法建立在时间序列算法的基础上，实时算法使用matlab语言脚本建立，总共使用7个程序模块，记为step0，step1，step2，step3，step4，step5，step6；使用时间序列算法界面诊断结果的最后一次step4迭代中所使用的上界面搜索起始位置(topnum)以及下界面搜索起始位置(topnum)，作为参考搜索位置，step5根据限制条件进行实时算法的n+1天界面起始搜索位置矫正，step6利用第n天实时算法界面结果，计算第n+1天的海冰上、下界面所在位置。