[發明專利]一種海浪有效波高場的融合反演方法和裝置

有效

• 申請號: 201610171982.X
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105787281B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王久珂;李本霞;宋清濤;張有廣;高志一;王兆徽
• 申請（專利權）人: 國家海洋環境預報中心;國家衛星海洋應用中心
• 主分類號: G01S13/00
• 分類號: G01S13/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 王術蘭

技術領域

本發明涉及海洋探測領域，具體而言，涉及一種海浪有效波高場的融合反演方法和裝置。

背景技術

海浪是海洋表面最為普遍的現象，也是影響航運等海上活動安全的最為主要的因素之一。目前海洋開發等活動日益活躍，因此，對海浪準確的描述對生命及財產安全具有非常重要的意義。同時，由于海浪實況是開展海浪預報及預報技術研究、提高海浪預報精度的基礎和出發點，因此，獲取精確的海浪場對于海浪預報以及海上活動是極為重要的。

浮標觀測和船舶觀測是傳統的海浪觀測方法。其中，浮標觀測結果較準確，但是由于浮標是點觀測，同時浮標觀測受到布放成本與布放地點的限制，使其對于面積巨大的海洋而言其觀測的覆蓋海域非常有限。船舶觀測即船舶報，其主要是依靠人工觀測，具有較大的主觀性，且時空分布非常不均勻。近年來發展成熟的星載雷達高度計是一種海浪觀測的新方法，與上述兩種觀測方法相比，其為研究和描述海浪場和風場提供了全球覆蓋、全天候并且具有很高精度的海浪有效波高數據集。但是，由于雷達高度計觀測原理的限制，使得星載雷達高度計只能獲得衛星星下點軌跡上的海浪有效波高，同時由于極軌衛星的軌道運行特性，使得對于固定地點的重返周期較長，因此星載雷達高度計有效波高數據對特定海域的空間覆蓋率較低。而為了彌補雷達高度計的上述缺陷，相關技術還提供了一種使用多源雷達高度計數據融合的方法彌補雷達高度計空間覆蓋率低的缺陷，但是是以大幅犧牲海浪場時間分辨率為代價的(時間分辨率為10天)，即使使用多源高度計進行融合，也需要較長時間才可融合得到較高空間覆蓋率的海浪場。因此，此方法獲取的融合場的時間和空間分辨率相對較低。

發明人在研究中發現，現有技術中使用浮標以及星載雷達高度計等觀測手段獲取的海浪場在空間覆蓋率以及時空分辨率上均存在較大的局限，難以滿足不斷發展的海浪精細化預報以及海上活動的需求和要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種海浪有效波高場的融合反演方法和裝置，以獲取高覆蓋率和高時空分辨率的海浪有效波高場。

第一方面，本發明實施例提供了一種海浪有效波高場的融合反演方法，包括：

獲取星載雷達高度計采集的星下點海浪有效波高數據組成的有效波高場和星載微波散射計采集的寬刈幅海面風速數據組成的海面風場；

根據海面風速和海浪有效波高之間的風浪成長關系，對獲取的海面風場進行轉換計算處理，得到與海面風場同刈幅的風浪場；其中，風浪場包括有效波高數據；

根據獲取的有效波高場對風浪場進行訂正處理，得到與海面風場同刈幅的海浪有效波高場。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，根據海面風速和海浪有效波高之間的風浪成長關系，對獲取的海面風場進行轉換計算處理之前，還包括：

將獲取的有效波高場和海面風場作為待處理數據；其中，有效波高場包括多個海浪有效波高數據；海面風場包括多個海面風速數據；

對待處理數據進行網格化優化處理，得到等經緯度網格待處理數據。

結合第一方面的第一種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，對待處理數據進行網格化優化處理，得到等經緯度網格待處理數據，包括：

對待處理數據進行網格劃分處理，得到包括所有待處理數據的至少一個網格點；其中，網格點為多個時，多個網格點互為等距網格；

分別計算得到的每個網格點包括的待處理數據的均值和標準差；

對于每一個網格點，計算與網格點內的均值相差2倍標準差之外的所有異常待處理數據；

對計算的所有異常待處理數據進行剔除處理，得到網格點內數值在內的待處理數據；

分別計算每一個網格點內數值在內的待處理數據的平均值，得到等經緯度有效波高數據和等經緯度海面風速數據。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，根據海面風速和海浪有效波高之間的風浪成長關系，對獲取的海面風場進行轉換計算處理，得到與海面風場同刈幅的風浪場，包括：

按照以下公式對獲取的海面風場進行轉換計算處理，得到與海面風場同刈幅的風浪場Hs_i,j＝f(Ws_i,j)；其中，Hs_i,j為風浪場的網格點的有效波高數據，Ws_i,j為星載微波散射計的海面風場網格點的海面風速數據，函數f為風-浪成長關系。