[發明專利]基于走航數據的SMOS衛星反演表層海水鹽度的校正方法

有效

• 申請號: 201410168565.0
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103940781A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 柯長青;夏深圳;錢昊;李佳祺;李嘯天
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01S7/497
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

技術領域

本發明涉及一種基于走航數據的SMOS衛星反演表層海水鹽度校正方法，屬于海洋遙感領域。?

背景技術

海水是十分復雜的液體，含鹽量是海水的重要特性之一。海洋中的許多現象無不與海水的鹽度有關，因此海水鹽度是海洋水文諸要素中，最基本也是最重要的要素之一。海水鹽度對海水密度、海水結冰、環流等有重要的影響。研究海水鹽度的分布與變化規律，對研究發生在海洋中的許多自然現象有著重要意義。鹽度分布影響地球水循環和海洋環流，進而對全球的熱量分布以及全球氣候變化產生影響，鹽度在海洋科學中具有重要的意義。?

海水鹽度的大面積觀測資料較少，這限制了對海水鹽度的全球分布和變化的研究。從歐洲太空局(European?Space?Agency,ESA)發射土壤濕度和海洋鹽度(Soil?Moisture?and?Ocean?Salinity，SMOS)衛星和美國航空航天局(National?Aeronautics?and?Space?Administration，NASA)發射寶瓶座(Aquarius)衛星以來，利用遙感數據反演海洋表層鹽度得到了大幅度的提高。但是遙感反演的表層海水鹽度誤差較大，只有進一步減小誤差，提高精度，才能拓展遙感衛星反演鹽度的應用范圍。?

走航數據，是指把傳感器安裝或懸掛在船上，在船的行走過程中，實時獲取海水的各要素信息。根據傳感器的工作原理和測量要素，分別命名不同的傳感器。?

因此發明人設想，是否能夠利用走航數據來對SMOS衛星反演海水鹽度進行校正，并進行了大量研究和嘗試。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術缺點，針對目前遙感反演鹽度誤差較大的問題，提出一種基于走航數據的SMOS衛星反演表層海水鹽度校正方法，提高SMOS衛星反演鹽度的精度。?

本發明基于走航數據的SMOS衛星反演表層海水鹽度校正方法，其步驟包括：?

第一步、從走航數據中提取目標區域內的采樣點坐標及對應的實測鹽度數據和采樣時刻；?

第二步、下載對應時間和區域的SMOS遙感數據；?

第三步、以空間半徑和時間窗口作為遍歷條件，選取最佳時空組合所對應的匹配鹽度數據，在該最佳時空組合下，匹配鹽度數據的相關性最高，所述匹配鹽度數據是指落入該最佳時空組合的SMOS遙感數據與走航數據，時空組合是指空間半徑與時間窗口的組合；?

第四步、將匹配的SMOS遙感像元的衛星反演鹽度與對應的實測鹽度平均值分別作為待擬合方程的自變量和因變量，并進行去重處理，最終獲得若干對由衛星反演鹽度和實測鹽度構成的關于海水鹽度的數據對；?

第五步、將最終獲得的關于海水鹽度的數據對進行去噪濾波和曲線擬合，獲得擬合方程及其參數；?

第六步；利用第五步獲得的擬合方程校正SMOS反演的表層海水鹽度。?

本發明考慮到走航數據與SMOS衛星數據在反演海水鹽度方面存在一定的關聯性，利用相關性最佳的走航數據與SMOS衛星數據進行曲線擬合，以獲得修正函數，從而實現對SMOS衛星反演鹽度數據進行校正。?

本發明基于走航數據的SMOS衛星反演表層海水鹽度校正方法，還具有如?下進一步的特征：?

1、所述第六步完成后，若校正結果不能滿足要求，則調整濾波函數和擬合方程，重新執行第五步，直至校正結果滿足要求。?

2、所述第一步中各采樣點的采樣時刻根據走航數據中已知的采樣起始時刻和采樣頻率獲得。?

3、所述第四步中空間半徑為0.011°-0.22°，空間半徑步長為0.011°，所述時間窗口為1h-24h，時間窗口步長為1h，所述時間窗口以SMOS遙感圖像的起始時刻為基準，向對應的走航數據兩側推移。?

4、所述SMOS遙感數據中含有三個根據不同反演模型獲得的海水鹽度值，第三步中，利用這三個海水鹽度值的平均值作為衛星反演鹽度參與匹配及相關性計算；所述第四步中的衛星反演鹽度為三個海水鹽度的平均值。?

5、所述第五步中，分別利用函數f1(x)，f2(x)，f3(x)進行曲線擬合，以獲得擬合方程的參數，其中?

f1(x)＝a*exp(b*x)+c*exp(d*x)?

f2(x)＝a0+a1*cos(x*w)+b1*sin(x*w)+a2*cos(2*x*w)+b2*sin(2*x*w)?

f3(x)＝p1*x^3+p2*x^2+p3*x+p4?

函數f1(x)中，a、b、c、d為擬合方程f1(x)的待求參數；?