[發明專利]高分三號全極化SAR數據的有效波高估計方法及系統

有效

• 申請號: 202010973527.8
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112014842B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 王賀;李尉尉;朱建華
• 申請（專利權）人: 國家海洋技術中心
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/95
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明公開了一種高分三號全極化SAR數據的有效波高估計方法及系統。該方法包括：獲取待估計SAR圖像的雷達入射角；分別計算待估計SAR圖像在VV、HH、VH三個極化通道上的SAR圖像的交叉譜實部；分別計算VV、HH、VH各極化通道的方位向截斷波長；分別計算VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的歸一化方差；將VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的交叉譜實部輸入訓練好的深度殘差神經網絡模型的深度殘差卷積分支，將雷達入射角、VV、HH、VH各極化通道的方位向截斷波長以及VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的歸一化方差輸入深度殘差神經網絡模型的全連接分支，得到待估計SAR圖像對應的海浪有效波高度。本發明提供的海浪有效波高估計方法具有簡便快捷、精度高的優勢。

技術領域

本發明涉及海浪有效波高估計領域，特別是涉及一種高分三號全極化SAR數據的有效波高估計方法及系統。

背景技術

海浪是最為常見的海洋現象之一，同時也是臺風等海洋災害以及海洋內部能量的間接表現形式。海浪有效波高的準確觀測，對海上工程建設、海洋災害預警預報、海洋航行保障等均有著重要意義。與傳統的浮標、船舶等海上單點測量方式相比，合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)遙感衛星以其全天時、全天候觀測，高分辨率、大幅寬覆蓋等優勢，已經成為目前重要的衛星遙感海浪觀測手段。

2016年8月10日成功發射的高分三號是我國首顆C波段SAR衛星。高分三號衛星具有高分辨率、大成像幅寬、多成像模式等特點，能夠全天時、全天候監視監測全球海洋，為海洋應用研究提供了大量高質量的遙感觀測數據。其中高分三號衛星的波模式、全極化條帶模式具有全極化成像的能力，可以同時獲取同極化(VV和HH極化通道)和交叉極化(VH和HV極化通道)的信息，是進行海洋有效波高探測的理想星載SAR數據源。

目前的高分三號SAR有效波高反演方法主要包括兩種類型。第一類方法首先進行由SAR圖像到海浪方向譜的反演，再由海浪方向譜積分計算有效波高，如PFSM和Q-P方法。第二類方法通過建立有效波高與雷達入射角、歸一化雷達散射截面、截斷波長等參數的簡單的回歸模型進行反演，如CSAR_WAVE2和QPCWAVE_GF3方法。但是，以上方法存在流程復雜、精度不高的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡便快捷、精度高的基于高分三號全極化SAR數據的海浪有效波高估計方法及系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種高分三號全極化SAR數據的有效波高估計方法，包括：

獲取待估計SAR圖像；

獲取所述待估計SAR圖像的雷達入射角；

分別對所述待估計SAR圖像在VV、HH、VH三個極化通道上的SAR圖像進行交叉譜估計，得到VV、HH、VH各極化通道上SAR圖像的交叉譜實部；

分別根據所述待估計SAR圖像在VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的交叉譜實部計算VV、HH、VH各極化通道的方位向截斷波長；

分別根據所述待估計SAR圖像在VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的強度計算VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的歸一化方差；

將所述VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的交叉譜實部輸入訓練好的深度殘差神經網絡模型的深度殘差卷積分支，將所述雷達入射角、所述VV、HH、VH各極化通道的方位向截斷波長以及所述VV、HH、VH各極化通道上的SAR圖像的歸一化方差輸入所述深度殘差神經網絡模型的全連接分支，得到所述待估計SAR圖像對應的海浪有效波高度，其中，所述深度殘差神經網絡模型包括相連接的深度殘差卷積分支以及全連接分支。

可選的，所述交叉譜實部的計算方法包括：