获取水深数据方法及岸线水深数据处理

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对于离岸较远的海域,可选用NCEI(NOAA’s National Centers for Environmental Information)公布的全球地形数据,而对于国内近岸区域最好采用电子海图数据。

NCEI的网址为:https://www.ngdc.noaa.gov/

在该网址上可免费下载北美河口及湖泊水深数据、全球水深数据ETOPO、海洋地质与地球物理数据等环境信息数据。此处选用水深数据ETOPO1,数据下载链接:

http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/relief/ETOPO1/data/ice_surface/grid_registered/binary/etopo1_ice_g_f4.zip

1、导出水深数据

将下载后的压缩包解压,使用软件GEODAS打开:

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

点击File-Open Grid file打开解压好的etopo1_ice_g_f4.flt文件,将会弹出打开的数据的参数信息:

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

点击OK进入输出数据参数设置界面,此处选择输出瓯江口范围内的水深:

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

设置输入文件格式,此处选择XYZ的纯文本格式,命名后输出:

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

用文本编辑器打开导出的水深文件:第一列为水深点经度,第二列为水深点纬度,第三列为水深(正值为平均海平面以上,负值为海平面以下)

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

2、建立数值模型的第一步往往是生成网格。在获取到岸线、水深数据后,我们就可以着手生成网格。当使用SMS生成网格时,输入的岸线及水深数据往往需要特定的格式。

2.1、首先处理岸线数据:

SMS支持的岸线数据格式为:

获取水深数据方法及岸线水深数据处理

第一行为标识符号COAST,第二行为岸线总条数,第三行为第一条岸线的总点数,第四行开始为第一条岸线各点点数。2692行为第二条岸线的总点数,2693行开始为第二条岸线的各点点数,往后以此类推。

2.2、处理水深数据

在数值模拟软件fvcom中水深数据为正值,所以若要将导出的水深数据应用到fvcom中,则需要将正负号替换。

 

回顾上期,我介绍了关于如何获取和导入岸线信息,并使用gshhs岸线数据为例,介绍了SMS中cst文件的格式,这是我们生成FVCOM三角形网格的第一步,也是FVCOM准备工作中重要的开始步骤。与其他海洋模型(比如ROMS,HYCOM等)相比,FVCOM海洋模型最重要特点就是三角形网格,它既可以很好的描绘岸线的轮廓,又可以在近岸区域或者关注海域进行加密,提高水平分辨率。因此,岸线信息尤为重要。

在获得岸线信息之后,我们所需要的另外一个重要数据是水深。在这里给大家推荐一个水深数据ETOPO。ETOPO是由NGDC(US National Geophysical Data Center)公布的全球地形数据,包括陆地海拔和海洋水深,包含3个分辨率,即5分(ETOPO5)、2分(ETOPO2)和1分(ETOPO1)。对于中纬度海域,分辨率可以达到2km以内。

该数据可以在UCAR网站上得到,网址如下:

https://rda.ucar.edu/datasets/ds759.4/

数据格式为NetCDF,其中只有三个变量,即x、y和z,分别代表经度纬度和地形(向上为正)。像上期一样,我们仍以渤、黄海为例,设置边界为117°E~127°E,33°N~41°N,提取该区域内的数据点,使用MATLAB画图,结果如下图:

对于水深数据格式,SMS要求比较简单,我们可以直接写ASCII,分3列,分别为经度、纬度和水深(直角坐标时,写x、y和水深)。这里需要注意两点。第一,由于FVCOM中水深为正,所以我们在书写水深文件时,应把ETOPO的数据加负号;第二,我们可以删去一部分多余的陆地部分,但要保留一部分近岸陆地,以供SMS插值使用。在本例中,我保留了10m以下的区域。

书写完成后,我们可以直接将文件拖入SMS,在Open File Format中,选择“Use Import Wizard”,接下来的窗口中,我们可以选择文件中一些规则,比如数据是用空格还是逗号隔开的。

设置完成以后,SMS就显示除了我们的水深数据,红色点表示每一个数据点。

这时,我们可以通过Display Options设置,画出水深填色图。同时,我们可以一同展示上一周做的岸线数据。

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