基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法及系统，包括：获取观测场有效波高数据和背景场有效波高数据；根据观测场有效波高数据和背景场有效波高数据分别计算观测场方差和背景场方差；根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子，经纬度距离为背景场有效波高网格点的经纬度与高度计观测位置的经纬度之间的距离；根据背景场有效波高数据和观测算子计算投射有效波高；观测场有效波高数据、背景场有效波高数据、观测场方差、背景场方差、观测算子和投射有效波高计算融合有效波高。本发明专利技术将观测场有效波高数据和背景场有效波高数据通过变分融合的方法进行有效波高分析场的构建，提高了融合有效波高场精度。提高了融合有效波高场精度。提高了融合有效波高场精度。

【技术实现步骤摘要】
基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法与系统


[0001]本专利技术涉及海洋遥感与应用领域，特别是涉及一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法与系统。

技术介绍

[0002]有效波高是描述海浪特征的主要参数之一，在海洋研究和海洋环境预报中具有重要作用。有效波高对于海上运输、海水养殖、海事救捞和海洋工程等生产活动是必须考虑的重要因素。
[0003]杨劲松等基于反距离加权法、Kriging法和连续校正法，利用GFO、Jason
‑
1和ENVISAT卫星雷达高度计有效波高数据在中国海及邻近海域进行了融合，反距离加权法的运行效率较高，且至少需要三颗卫星进行有效波高融合。王久珂等人利用卫星微波散射计的宽刈幅海面风场和卫星高度计的有效波高场，专利技术了一种海浪有效波高场的融合反演方法，实现了卫星遥感观测海浪从点到面的突破，大幅提高海浪观测空间覆盖广度和时空分辨率。韩伟孝基于不同的卫星组合方案，利用反距离加权法对T/P、Jason
‑
1/2、ENVISAT/RA
‑
2、Cryosat
‑
2、HY
‑
2A、ENVISAT/ASAR数据进行融合，其时间分辨率为1天，空间分辨率为0.25
°×
0.25
°
，结果表明，加入ENVISATASAR海浪谱数据或HY
‑
2A数据可提高海浪融合产品精度，优于现有的海浪遥感融合产品。杨俊钢等采用反距离加权，利用HY
‑
2A、CryoSat
‑
2、SARAL和Sentinel
‑
3多星联合观测可获取北极海域(65
°
N以北)时空分辨率优于1d和0.25
°
的海浪有效波高遥感融合产品。
[0004]国外研究机构利用多源卫星遥感数据研制多种时空分辨率、长时间序列的全球海浪遥感数据集产品。其中，AVISO(Archiving,Validation and Interpretation of Satellite Oceanographicdata)产品数据集采用低阶等效系统滤波算法，利用TOPEX/POSEIDON、Jason
‑
1和ERS/ENVISAT等多颗高度计海浪数据进行融合，提供分辨率为1
°×1°
的全球格点化有效波高融合产品。欧洲中长期数值预报产品(ECMWF)可以提供空间分辨率为0.125
°×
0.125
°
的有效波高融合产品。现有的融合技术存在多源高度计有效波高观测点稀疏，融合的有效波高场精度低的问题，针对该问题，本专利技术提出了一种基于多源卫星高度计资料有效波高融合方法及系统，提高了融合有效波高场精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法与系统，利用多源高度计资料有效波高数据作为观测场，利用数值模式预报场有效波高作为背景场，通过变分融合的方法进行有效波高分析场的构建，提高了融合有效波高场精度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法，包括：
[0008]根据多源卫星雷达高度计采集的数据，获取观测场有效波高数据；
[0009]根据数值模式预报场有效波高数据，获取背景场有效波高数据；
[0010]根据所述观测场有效波高数据计算观测场方差，根据所述背景场有效波高数据计算背景场方差；
[0011]根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子，所述经纬度距离为背景场有效波高网格点的经纬度与高度计观测位置的经纬度之间的距离；
[0012]根据所述背景场有效波高数据和所述观测算子计算投射有效波高，所述投射有效波高为背景场有效波高投射到高度计观测位置的有效波高；
[0013]根据所述观测场有效波高数据、所述背景场有效波高数据、所述观测场方差、所述背景场方差、所述观测算子和所述投射有效波高计算融合有效波高。
[0014]本专利技术还提供了一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合系统，包括：
[0015]第一数据获取模块，用于根据多源卫星雷达高度计采集的数据，获取观测场有效波高数据；
[0016]第二数据获取模块，用于根据数值模式预报场波高数据，获取背景场有效波高数据；
[0017]方差计算模块，用于根据所述观测场有效波高数据计算观测场方差，根据所述背景场有效波高数据计算背景场方差；
[0018]观测算子计算模块，用于根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子，所述经纬度距离为背景场有效波高网格点的经纬度与高度计观测位置的经纬度之间的距离；
[0019]投射有效波高计算模块，用于根据所述背景场有效波高数据和所述观测算子计算投射有效波高，所述投射有效波高为背景场有效波高投射到高度计观测位置的有效波高；
[0020]融合有效波高计算模块，用于根据所述观测场有效波高数据、所述背景场有效波高数据、所述观测场方差、所述背景场方差、所述观测算子和所述投射有效波高计算融合有效波高。
[0021]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]本专利技术提供了一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法及系统，包括：获取观测场有效波高数据和背景场有效波高数据；根据观测场有效波高数据和背景场有效波高数据分别计算观测场方差和背景场方差；根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子，经纬度距离为背景场有效波高网格点的经纬度与高度计观测位置的经纬度之间的距离；根据背景场有效波高数据和观测算子计算投射有效波高；观测场有效波高数据、背景场有效波高数据、观测场方差、背景场方差、观测算子和投射有效波高计算融合有效波高。本专利技术利用多源高度计资料有效波高数据作为观测场，利用数值模式预报场有效波高作为背景场，通过变分融合的方法进行有效波高分析场的构建，提高了融合有效波高场精度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例1提供的一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法流程图；
[0025]图2为本专利技术实施例1提供的海域划分图；
[0026]图3为本专利技术实施例1提供的全球有效波高背景场图；
[0027]图4为本专利技术实施例1提供的高度计有效波高数据图；
[0028]图5为本专利技术实施例1提供的融合有效波高数据图；
[0029]图6为本专利技术实施例1提供的全球有效波高融合前后数据差异结果示意图；
[0030]图7为本专利技术实施例2提供的一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法，其特征在于，包括：根据多源卫星雷达高度计采集的数据，获取观测场有效波高数据；根据数值模式预报场波高数据，获取背景场有效波高数据；根据所述观测场有效波高数据计算观测场方差，根据所述背景场有效波高数据计算背景场方差；根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子，所述经纬度距离为背景场有效波高网格点的经纬度与高度计观测位置的经纬度之间的距离；根据所述背景场有效波高数据和所述观测算子计算投射有效波高，所述投射有效波高为背景场有效波高投射到高度计观测位置的有效波高；根据所述观测场有效波高数据、所述背景场有效波高数据、所述观测场方差、所述背景场方差、所述观测算子和所述投射有效波高计算融合有效波高。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述观测场有效波高数据计算观测场方差，具体包括：计算所述观测场有效波高数据的第一平均值；所述第一平均值的表达式为：其中，X
i
表示观测场有效波高数据；h表示观测场有效波高数据个数；根据所述第一平均值计算观测场方差；所述观测场方差的表达式为：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述背景场有效波高数据计算背景场方差，具体包括：计算所述背景场有效波高数据的第二平均值；所述第二平均值的表达式为：其中，Y
i
表示背景场有效波高数据；g表示背景场有效波高数据个数；根据所述第二平均值计算背景场方差；所述背景场方差的表达式为：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子的表达式为：其中，W表示观测算子；R表示预设影响半径；r表示经纬度距离。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述背景场有效波高数据和所述观测算子计算投射有效波高的表达式为：
其中，H
b
表示背景场有效波高数据；∑W表示预设影响半径内所有观测算子...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜祝辉，孔晓娟，翟宇梅，金宝刚，陈建，薛彦广，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队，
类型：发明
国别省市：