本发明属于海洋工程，尤其涉及一种利用海浪谱计算海浪有效周期的方法及系统。
背景技术：
1、海浪对海洋工程有重要影响，海浪周期是海洋工程设计中的重要参数。不同的海洋工程设计选用的海浪周期参数不同，因此不同周期间的换算尤为重要。受观测条件和工程造价等限制，海浪模式通常被用于估算海洋工程设计中的海浪参数。但目前传统的海浪模式大都是基于能量平衡分析开发的，它们模拟的是海浪谱，而不是海面高度，因此这些模式输出的海浪周期都是基于海浪谱得到的。海浪有效周期（以下简称）是海浪工程应用中的重要参数之一。它是海浪三分之一大波的平均周期，是基于海面高度的零跨分析得到的，故而在利用海浪模式的工程设计中，需要利用经验公式从其他谱周期估算该周期。
2、过去已有部分研究评估不同海浪周期之间的关系，但这些研究主要是基于常系数的线性拟合，这些拟合的效果较差，并且基于不同观测数据得出的拟合系数差异明显，这在很大程度上影响着这些拟合的可信度和普适性。过去的研究也发现海浪有效周期与谱周期，其中，是海浪一维能量谱的阶距，是海浪的频率）之间的拟合效果较好。海浪谱周期，也称为海浪能量周期（以下简称），是多个海浪模式的平均周期，它比海浪谱峰周期稳定，特别是在风浪和涌浪共存的海况下，也不易受海浪谱高频截断的影响。
3、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术对于海浪有效周期与能量周期之间的关系拟合效果差，并且基于不同观测数据得出的拟合系数差异明显，获得的海浪周期准确性低。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种利用海浪谱计算海浪有效周期的方法及系统。
2、所述技术方案如下：利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，包括：
3、s1，利用现场观测数据获取海浪谱以及海浪有效周期；
4、s2，利用现场观测的海浪谱计算海浪能量周期；
5、s3，利用海浪谱计算海浪goda峰值参数；
6、s4，基于最小二乘法拟合与之间的关系，获取海浪谱计算海浪有效周期的经验公式，利用该公式根据海浪谱计算海浪有效周期。
7、在步骤s1中，利用现场观测数据获取海浪谱以及海浪有效周期，包括：
8、利用声学多普勒流速剖面仪进行海浪观测，对获取的海浪数据进行质量控制，去除存在观测错误的数据片段，获得可用的海浪谱与海浪有效周期海浪参数。
9、在步骤s2中，利用现场观测的海浪谱计算海浪能量周期，包括：
10、。
11、式中，为海浪能量周期，为海浪一维能量谱的-1阶距，为海浪一维能量谱的0阶距；
12、。
13、式中，为海浪一维能量谱的阶距，为海浪频率的次幂，为海浪一维能量谱，为海浪频率微元，为海浪的频率。
14、在步骤s3中，利用海浪谱计算海浪goda峰值参数，包括：
15、。
16、式中，为海浪goda峰值参数，为海浪一维能量谱的平方。
17、在步骤s4前，需进行：利用常系数线性拟合方法，对近海不同海区的观测数据进行整体拟合，分别获取不同海区的海浪有效周期，包括：。
18、在步骤s4中，基于最小二乘法拟合与之间的关系，获取；其中，为海浪有效周期，为海浪能量周期；进行转化获得海浪谱计算海浪有效周期的经验公式为：
19、。
20、进一步，获得海浪谱计算海浪有效周期的经验公式后，基于近海的观测数据，利用偏差bias、均方根误差rmse和相关系数cor比较海浪谱计算海浪有效周期的经验公式与常系数线性拟合方法的模拟能力。
21、本发明的另一目的在于提供一种利用海浪谱计算海浪有效周期系统，该系统实施所述利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，该系统包括：
22、海浪谱获取模块，用于利用现场观测数据获取海浪谱以及海浪有效周期；
23、海浪能量周期计算模块，用于利用现场观测的海浪谱计算海浪能量周期；
24、海浪goda峰值参数计算模块，用于利用海浪谱计算海浪goda峰值参数；
25、海浪谱计算海浪有效周期的经验公式获取模块，用于基于最小二乘法拟合与之间的关系，获取海浪谱计算海浪有效周期的经验公式，利用该公式根据模式海浪谱计算海浪有效周期。
26、进一步，利用海浪谱计算海浪有效周期系统搭载在计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的利用海浪谱计算海浪有效周期系统的功能。
27、进一步，所述利用海浪谱计算海浪有效周期系统搭载在计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述所述的利用海浪谱计算海浪有效周期系统的功能。
28、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的有益效果为：海浪有效周期是海洋工程设计中的一个重要参数，但传统的海浪模式不能直接计算这个参数，因此需要利用经验公式从海浪谱来估计。
29、本发明利用在近海三个站点观测的海浪数据，提出了海浪有效周期与谱周期之间的关系。这三个站点分别位于某海1、某海2和某海3，观测期间海况条件复杂多变。结果表明，在近海，海浪有效周期与能量周期之间的比值与海浪谱的goda峰值参数（peakednessparameter）密切相关。因此，本发明提出一个海浪有效周期与能量周期之间基于goda峰值参数经验拟合公式，即：。评估结果表明，该公式的性能明显优于利用常数系数的线性拟合公式。在海洋工程及其他一些海浪研究中，常用到有效周期，但目前的海浪模式不能直接计算有效周期，本发明基于海浪现场观测数据发展了一个参数化，该参数化性能优于目前的其他拟合公式。
1.一种利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，在步骤s1中，利用现场观测数据获取海浪谱以及海浪有效周期，包括：
3.根据权利要求1所述的利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，在步骤s2中，利用现场观测的海浪谱计算海浪能量周期，表达式为：
4.根据权利要求3所述的利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，在步骤s3中，利用海浪谱计算海浪goda峰值参数，包括：
5.根据权利要求1所述的利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，在步骤s4前，需进行：利用常系数线性拟合方法，对近海不同海区的观测数据进行整体拟合，分别获取不同海区的海浪有效周期，包括：。
6.根据权利要求1所述的利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，在步骤s4中，基于最小二乘法拟合与之间的关系，获取；其中，为海浪有效周期，为海浪能量周期；进行转化获得海浪谱计算海浪有效周期的经验公式为：
7.根据权利要求6所述的利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，其特征在于，获得海浪谱计算海浪有效周期的经验公式后，基于近海的观测数据，利用偏差bias、均方根误差rmse和相关系数cor比较海浪谱计算海浪有效周期的经验公式与常系数线性拟合方法的模拟能力。
8.一种利用海浪谱计算海浪有效周期系统，其特征在于，该系统实施如权利要求1-7任意一项所述利用海浪谱计算海浪有效周期的方法，该系统包括：
9.根据权利要求8所述的利用海浪谱计算海浪有效周期系统，其特征在于，该系统搭载在计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的利用海浪谱计算海浪有效周期系统的功能。
10.根据权利要求8所述的利用海浪谱计算海浪有效周期系统，其特征在于，该系统搭载在计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述所述的利用海浪谱计算海浪有效周期系统的功能。
