一种成像高度计数据的高精度网格化方法技术

本发明专利技术提供一种成像高度计数据高精度网格化方法，本发明专利技术将成像高度计距离向测量精度定量化表达为误差置信值，利用观测点的误差置信值对网格化插值时的海面动力高度进行修正，可将由于观测系统误差导致的不同测量位置点的非等精度测量，修正为近似等精度测量，提高了网格化插值时的海面动力高度精度，可为海洋三维重构、海洋表面流场计算提供高精度的海面动力高度，从而提高了业务化海洋环境保障精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种成像高度计数据的高精度网格化方法


[0001]本专利技术属于海洋环境遥感
，具体涉及一种成像高度计数据的高精度网格化方法，即一种海面高度网格化插值时通过误差影响修正提高网格化精度的方法。

技术介绍

[0002]雷达高度计是重要的海洋微波遥感器，其通过分析海洋回波信号特征来获取海洋信息，包括海面高度、有效波高和海面风速等，进而可提取海浪、潮汐、中尺度涡与环流、海平面变化、海洋重力异常与大地水准面等信息。通过卫星测高技术，可以获取全球范围内的海洋观测数据特别是海洋动力环境数据，有效弥补海洋现场观测资料的不足。
[0003]但雷达高度计由于数据采集方法的先天不足，仅能获得一维的沿轨数据，数据的空间分辨率和时间分辨率低。为获取大范围的海面高度，大幅宽成像高度计应运而生。成像高度计是一种在传统雷达高度计基础上发展起来的新型雷达高度计，是小观测角的干涉SAR和传统底视高度计的结合，侧重于高精度宽刈幅的海面高度测量。其基本原理是通过测量两天线相对时延(或相位差)求得精确的观测角，再根据精确测量的距离值，最终测得海面高度。
[0004]目前，国际上典型的成像高度计有两个，一是我国研制的并已经成功发射的天宫二号微波成像高度计，另一是美国将要发射的SWOT成像高度计。天宫二号微波成像高度计能够对海洋进行干涉成像观测，得到海面高度等观测参数，观测刈幅可达35km；SWOT卫星观测刈幅可达120km。由于成像高度计的高测量精度、高时空分辨率和成像技术，能有效地应用于海洋、陆地冰盖、雪盖及冰川的研究中，其拥有广阔的应用前景。实际实用时，为提高测量精度，星载成像高度计系统设计需要关注海面高度测量误差分配、指标体系建立等的问题。
[0005]虽然成像高度计具有一定的观测幅宽，对于数百上千公里的海洋动力环境而言，还是不满足要求的。实际应用中，将关注的大面海域进行网格化格点划分，利用成像高度计在关注海域获取的多个沿轨海面动力高度数据进行网格化插值，即计算各网格点的海面动力高度，得到大面的海面动力高度，其可为海面流场计算、三维重构提供数据支持。成像高度计由于受观测条件影响，其沿距离向的误差值随观测角的增加而变化，在进行网格化插值的时候，如果不考虑这个误差影响，将出现不同测量精度的观测值同时计算一个网格点的情况，从而导致网格化产品精度降低。因此，在进行多轨的成像高度计海面高度网格化时，应对距离向误差变化的影响应进行修正，这必将提高大面海面动力高度的反演精度，具有重要的应用意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种成像高度计数据高精度网格化方法，即一种海面高度网格化插值时通过误差影响修正提高网格化精度的方法，从而弥补现有技术的不足。
[0007]本专利技术所提供的成像高度计数据高精度网格化方法，包括如下的步骤：
[0008]S1：获取海面高度沿轨测量数据即成像高度计的海面高度观测数据SSH
测
；
[0009]S2：根据海面动力高度反演模型计算各测量点的海面动力高度，海面动力高度反演模型为：
[0010]sla＝SSH
测
‑
MSS
‑
H
tide
‑
H
IB
‑
Δh
[0011]式中，Δh为测量误差，MSS为平均海平面高度，H
tide
为潮汐高度，H
IB
为逆气压高度；
[0012]S3：根据仿真观测误差，计算每个观测点的观测误差，利用公式分别统计不同观测角的误差置信值Re
θ
；
[0013][0014]式中，θ为观测角，e
i
为θ观测角下沿轨的多景n个点海面动力高度观测误差，为观测误差e
i
的平均值；
[0015]S4：建立拟合误差置信值与观测角关系的函数关系公式
[0016]Re
θ
＝a*θ2+b*θ+c
[0017]其中Ka波段：
[0018]Re(θ)＝
‑
2.975*10
‑5*θ2+0.001565*θ+0.01582
[0019]Ku波段：
[0020]Re(θ)＝6.427*10
‑5*θ2+
‑
0.0004067*θ+0.0223；
[0021]S5：将计算海域划分为(约4.6公里*4.6公里)的网格点，用于计算海面动力高度；
[0022]S6：对于每个待插值计算的网格点(x,y)，以一定的搜索半径检索网格点附近的测量点，读取相应测量点的观测角θ(i,j)及海面动力高度sla(i,j)；其中1≤x≤481，1≤y≤481，i代表轨道号，j代表测量点号；
[0023]S7：基于检索到的测量点观测角θ(i,j)，计算每个观测点的Re
θ
(i,j)，并求出待参与插值的各测量点的误差置信值中的最大值Re
max
；
[0024]当某观测点的误差置信值等于误差置信最大值时，其对插值点海面动力高度的贡献为1；
[0025]当观测点的误差置信值数值变小时，其对插值点海面动力高度的贡献应比误差大的观测点大，贡献值大于1；
[0026]S8：计算待参与插值的各测量点的权重因子k'
ij
；
[0027][0028]其中Re
θij
表示观测角为θ，第i个轨道，第j个观测点的误差置信值，
[0029]S9：计算待参与插值的各测量点的权重系数k
ij
；
[0030][0031]其中k'
ij
(Re
θ
)为第i个轨道、第j个已知点海面动力高度与误差置信值相关的权重
因子；
[0032]S10：计算待插值网格点的SLA(x,y)；
[0033][0034]式中SLA(x,y)表示待插值点(x,y)处的海面动力高度，sla(x
ij
,y
ij
)表示在插值点附近的相关尺度内第i个轨道、第j个观测点(x
ij
,y
ij
)的海面动力高度，k
ij
(Re
θ
)表示与误差置信值相关的权重系数，M代表总的轨道数，N表示第i个轨道的总测量点数；
[0035]S11：循环计算每个网格点的海面动力高度，最终获得大面的海面动力高度。
[0036]本专利技术将成像高度计距离向测量精度定量化表达为误差置信值，利用观测点的误差置信值对网格化插值时的海面动力高度进行修正，可将由于观测系统误差导致的不同测量位置点的非等精度测量，修正为近似等精度测量，提高了网格化插值时的海面动力高度精度，可为海洋三维重构、海洋表面流场计算提供高精度的海面动力高度，从而提高了业务化海洋环境保障精度。
附图说明
[0037]图1为考虑成像高度计误差影响时网格化插值流程图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像高度计数据高精度网格化方法，其特征在于，所述的方法包括如下的步骤：S1：获取海面高度沿轨测量数据即成像高度计的海面高度观测数据SSH
测
；S2：根据海面动力高度反演模型计算各测量点的海面动力高度，海面动力高度反演模型为：sla＝SSH
测
‑
MSS
‑
H
tide
‑
H
IB
‑
Δh式中，Δh为测量误差，MSS为平均海平面高度，H
tide
为潮汐高度，H
IB
为逆气压高度；S3：根据仿真观测误差，计算每个观测点的观测误差，利用公式分别统计不同观测角的误差置信值Re
θ
；式中，θ为观测角，e
i
为θ观测角下沿轨的多景n个点海面动力高度观测误差，为观测误差e
i
的平均值；S4：建立拟合误差置信值与观测角关系的函数关系公式Re
θ
＝a*θ2+b*θ+c；S5：将计算海域划分为网格点，用于计算海面动力高度；S6：对于每个待插值计算的网格点(x,y)，检索网格点附近的测量点，读取相应测量点的观测角θ(i,j)及海面动力高度sla(i,j)；其中1≤x≤481，1≤y≤481，i代表轨道号，j代表测量点号；S7：基于检索到的测量点观测角θ(i,j)，计算每个观测点的Re
θ
(i,j)，并求出待参与插值的各测量点的误差置信值中的最大值Re
max
；S8：计算待参与插值的各测量点的权重因子k'
ij
；其中Re
θij
表示观测角为θ，第i个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，刘聪，迟铖，于振涛，陶荣华，陈捷，程普，余路，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军潜艇学院，
类型：发明
国别省市：