[發(fā)明專利]一種高精度微波地表發(fā)射率的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610158222.5
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105590035B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付秀麗;王博
• 申請（專利權(quán)）人: 北京石油化工學(xué)院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發(fā)明公開了一種高精度微波地表發(fā)射率的計算方法，包括：根據(jù)所要求的時空分辨率建立規(guī)范化的時空物理統(tǒng)一的樣本數(shù)據(jù)集；構(gòu)建計算地表發(fā)射率的模型集；根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)集與計算地表發(fā)射率的模型集計算得到模擬集；利用線性回歸技術(shù)根據(jù)實測集校正模擬集的系統(tǒng)誤差，得到誤差校正后的模擬集；采用基于預(yù)定可信區(qū)間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的評價時長；基于貝葉斯理論，采用貝葉斯模型平均的技術(shù)方法，用實測集對誤差校正后的模擬集進行評價，并得到模擬集中各模型的權(quán)重；根據(jù)模擬集中各模型的權(quán)重結(jié)合加權(quán)平均法得到地表發(fā)射率的計算結(jié)果。通過采用本發(fā)明公開的方法，可以極大的提高地表發(fā)射率的獲取精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地表發(fā)射率計算技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度微波地表發(fā)射率的計算方法。

背景技術(shù)

提高微波地表發(fā)射率的模擬精度和可靠性，對完善陸面同化過程、提高天氣預(yù)報精度，改進水文和生態(tài)環(huán)境的模型預(yù)報研究都具有重要的意義。微波由于具有獨特的優(yōu)勢，可以穿透云霧、雨雪、深入地表提供全天候的工作，更由于其對地表土壤水分含量的獨特敏感性，微波頻段的地表發(fā)射率被越來越多的應(yīng)用到氣候和生態(tài)模型中。當(dāng)前，微波地表發(fā)射率是同化各種衛(wèi)星微波輻射資料所需要的重要參數(shù)之一，在數(shù)值天氣預(yù)報模式的初始化中，需要通過最佳方法把衛(wèi)星輻射觀測值同化到數(shù)值預(yù)報領(lǐng)域中，同化過程中要運用前向模型模擬各種通道的衛(wèi)星輻射亮度或亮溫，而模擬精度受到表面發(fā)射率的影響，通常會去除存在較大模擬不確定性的輻射亮度數(shù)據(jù)。因此，微波地表發(fā)射率的精度大大降低了星載衛(wèi)星微波輻射計資料的利用率。隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)的獲取不斷增多,這就需要進一步改進目前的微波地表發(fā)射率的實現(xiàn)技術(shù)方法并提高精度，進而提高數(shù)據(jù)利用率。

當(dāng)前獲取地表發(fā)射率的技術(shù)有兩種:物理方法和半經(jīng)驗方法。物理方法側(cè)重于機理研究，輸入?yún)?shù)具有明確的物理涵義且理論基礎(chǔ)完善；半經(jīng)驗方法結(jié)合了理論分析和實驗測量，引入經(jīng)驗參數(shù)來優(yōu)化物理方法，同時參數(shù)也具有一定的物理涵義。

現(xiàn)在獲取地區(qū)地表發(fā)射率的方法是針對地表情況，要么人為選取一個方法，精度受限且無法提高，要么選取多個方法同時計算，然后取平均值。但是物理方法復(fù)雜、輸入?yún)?shù)多，部分參數(shù)現(xiàn)實中基本無法獲取，因此建立完全的物理發(fā)射模型是非常困難的。半經(jīng)驗實現(xiàn)方法由于被人為地指定某個特定概率模型而導(dǎo)致其效能與預(yù)測能力均減弱，本質(zhì)上都是對物理過程的近似。實踐表明，沒有任何一個半經(jīng)驗實現(xiàn)方法能夠在任何情況下都提供始終優(yōu)于其它方法的預(yù)報結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高精度微波地表發(fā)射率的計算方法，可以極大的提高地表發(fā)射率的獲取精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高精度微波地表發(fā)射率的計算方法，包括：

根據(jù)所要求的時空分辨率建立規(guī)范化的時空物理統(tǒng)一的樣本數(shù)據(jù)集；

構(gòu)建計算地表發(fā)射率的模型集，該模型集中包含了各種地表發(fā)射率模型；

根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)集中的輸入數(shù)據(jù)集與模型集計算得到模擬數(shù)據(jù)集；

利用線性回歸技術(shù)根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)集中實測數(shù)據(jù)集校正模擬數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)誤差，得到誤差校正后的模擬數(shù)據(jù)集；

采用基于預(yù)定可信區(qū)間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇一定的評價時長；

基于貝葉斯理論，采用貝葉斯模型平均的方法，用實測數(shù)據(jù)集對誤差校正后的模擬數(shù)據(jù)集進行評價，并得到模擬數(shù)據(jù)集中各模型的權(quán)重；

根據(jù)模擬數(shù)據(jù)集中各模型的權(quán)重結(jié)合加權(quán)平均法得到地表發(fā)射率的計算結(jié)果。

進一步的，所述樣本數(shù)據(jù)集包括：

輸入數(shù)據(jù)集和地表發(fā)射率實測數(shù)據(jù)集；其中，輸入數(shù)據(jù)集是地表溫度與水分所需地表狀態(tài)量的時間序列集，實測數(shù)據(jù)集是利用輻射計實測的地表發(fā)射率實際觀測值的時間序列集。