[發明專利]基于衛星遙感的三維海流實時快速分析系統的構建方法

有效

• 申請號: 202110383141.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113095009B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 耿倩倩;李威;韓雨辰;梁康壯;韓桂軍;郭曉婭;荊天;董婉秋;劉帥
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G01C13/00;G06F16/26;G06F16/2458;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種基于衛星遙感的三維海流實時快速分析系統的構建方法，利用實時衛星觀測海面溫度(SST)、海面鹽度(SSS)和海面高度異常(SSHa)垂向反演得到的三維溫度和鹽度場同化現場觀測溫鹽剖面資料得到三維溫度和鹽度分析場，對三維海流再分析背景場進行地轉流訂正，以及利用衛星觀測海面風場計算風海流，對三維海流再分析背景場進行風海流訂正，并基于可視化平臺構建三維海流實時快速分析系統。該系統以小型化和快速分析為特點，可以加載到艦船上，為其提供實時海洋環境條件保障，包括海面高度、三維海流、溫度、鹽度和聲場等。

技術領域

本發明屬于海洋信息技術領域，具體涉及以提供三維海流實時分析場為目標，以構建三維海流實時快速分析系統(Quick Real-Time Ocean Current Analysis System)為技術支撐，并通過可視化界面將上述分析系統實時輸出結果進行展示的海流條件保障系統。

背景技術

海流作為一個重要的海洋環境要素被應用到很多民用和軍事領域，例如海上船只航行安全、搜救、溢油災害處置以及武器平臺等。在民用船只航行安全方面，船舶安全一直是航運界非常關注的問題。長期以來,世界各海運國家在船舶安全方面做了大量工作。然而，隨著近年來航運業的快速發展，全球范圍內的船舶碰撞、擱淺、火災、爆炸、污染等事故屢屢發生，并造成了嚴重后果。綜合分析這些事故，可以發現，影響船舶航行安全的因素主要有人為因素、船舶因素和環境因素三方面。而在環境因素中，海上環境中的海流條件又對艦船的航行有較大影響。對于軍用艦船，除了水面艦艇的海流條件保障，潛艇航行需要水下海流條件的保障。而對于武器平臺而言，水下發射導彈、布設水雷、魚雷攻擊都需要提供實時海流條件的保障，以便及時修正戰術指揮海流參數。在海上搜救和溢油災害處理方面，同樣離不開海流條件的保障。而對于航天衛星發射的測量船而言，搜尋衛星發射墜海目標時，海流是不可或缺的海洋環境條件之一。

目前利用常規手段對大面積海域的表面海流實施高頻率實時觀測幾乎是不可能的。傳統的定點海流測量設備，無法覆蓋大面積的探測區域，只能以一個或多個探測點數據代表區域的海流分布，且耗費的人力、物力、財力和時間成本較高。而衛星遙感資料具有覆蓋范圍廣、時間分辨率和空間分辨率高的特點，研究如何利用實時或準實時獲取的衛星遙感資料開展海流反演，具有重要的理論和實踐意義。美國國家航空航天局利用衛星測高、測溫和測風資料基于地轉平衡、Ekman和Stommel剪切動力學以及海表浮力梯度補償模型構建了實時海洋表層流分析場(Ocean Surface Current Analysis Real-Time,OSCAR)。但對于獲取三維實時海流分析場的方法研究尚并不多見。因此，研究一種小型化的三維海流實時快速分析系統加載到艦船上，為艦船航行等提供實時自主海洋環境保障，勢在必行。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種基于衛星遙感的三維海流實時快速分析系統的構建方法。本發明利用實時或準實時衛星觀測海面溫度(SST)、海面鹽度(SSS)和海面高度異常(SSHa)垂向反演得到的三維溫度和鹽度場同化現場觀測溫鹽剖面資料得到三維溫度和鹽度分析場，對三維海流再分析背景場進行地轉流訂正，以及利用衛星觀測海面風場計算風海流，對三維海流再分析背景場進行風海流訂正，并基于可視化平臺構建三維海流實時快速分析系統。該系統以小型化和快速分析為特點，可以加載到艦船上，為其提供實時海洋環境條件保障，包括海面高度、三維海流、溫度、鹽度和聲場等。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

基于衛星遙感的三維海流實時快速分析系統的構建方法，包括以下步驟：

(1)利用海洋再分析產品中的海流再分析數據，獲取目標海域逐日海流的三維空間分布，獲得逐日實時海流背景場；

(2)將獲取的實時或準實時衛星觀測海面溫度(SST)、海面鹽度(SSS)和海面高度異常(SSHa)向水下延拓，獲取溫度和鹽度的三維結構分析場；