基于旋转扇形散射计的海冰提取方法技术

本申请实施例提供一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法，包括：获取所述旋转扇形散射计采集到的极地后向散射观测数据，所述极地后向散射观测数据包括所述旋转扇形散射计对极地区域进行多次观测得到的多组后向散射观测数据；对所述多组后向散射观测数据进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据；基于所述主成分旋转特征数据进行海冰特征提取，得到海冰在所述极地区域的分布信息。息。息。

【技术实现步骤摘要】
基于旋转扇形散射计的海冰提取方法


[0001]本专利技术实施例涉及微波遥感
，尤其涉及一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法、计算设备及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]海冰是全球的气候变化的放大器，极地海冰的变化对全球气候变化有重要的影响，所以准确获取海冰在极地的分布情况具有重要的意义。
[0003]相关技术中通常利用固定扇形天线散射计或旋转笔形天线散射计采集极地后向散射观测数据，并通过极地后向散射观测数据分析极地区域的海冰分布情况。
[0004]专利技术人在实现本专利技术构思的过程中发现，由于固定扇形天线散射计的传感器天线不能进行旋转扫描，只能接受来自固定方位角方向上的后向散射信号，而旋转笔形散射计的传感器天线只能获取固定入射角方向上的后向散射信号，因而海冰分布情况的提取效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法、装置。
[0006]第一方面，本专利技术实施例中提供了一种旋转扇形散射计的海冰提取方法，包括：
[0007]获取所述旋转扇形散射计采集到的极地后向散射观测数据，所述极地后向散射观测数据包括所述旋转扇形散射计对极地区域分别基于不同方位角和入射角进行多次观测得到的多组后向散射观测数据；
[0008]对所述多组后向散射观测数据进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据；
[0009]基于所述主成分旋转特征数据进行海冰特征提取，得到海冰在极地的分布信息。
[0010]第二方面，本专利技术实施例中提供了一种旋转扇形散射计的海冰提取装置，包括：
[0011]第一获取模块，用于获取所述旋转扇形散射计采集到的极地后向散射观测数据，所述极地后向散射观测数据包括所述旋转扇形散射计对极地区域分别基于不同方位角和入射角进行多次观测得到的多组后向散射观测数据；
[0012]分析模块，用于对所述多组后向散射观测数据进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据；
[0013]提取模块，用于基于所述主成分旋转特征数据进行海冰特征提取，得到海冰在极地的分布信息。
[0014]本专利技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0015]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，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。
[0016]图1示意性示出了本专利技术一个实施例提供的一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法的流程图；
[0017]图2示意性示出了本专利技术一个实施例提供的一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法的示意图；
[0018]图3示意性示出了生成预测结果的示意图；
[0019]图4示意性示出了本专利技术一个实施例提供的一种基于旋转扇形散射计的海冰提取装置的框图；
[0020]图5示意性示出了本专利技术一个实施例提供的一种计算设备的框图。
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022]在本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
[0023]需要说明的是，本专利技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。
[0024]海冰是全球的气候变化的放大器，极地海冰的变化对全球气候变化有重要的影响，所以准确获取海冰在极地的分布情况具有重要的意义。
[0025]极地由于位置偏远且环境恶劣，直接观测海冰不仅效率低成本高，而且无法大范围观测。卫星遥感的兴起和发展为海冰监测提供了有效的途径，相比于光学遥感，微波遥感不受光线和云雨影响，可以进行全天时全天候观测。
[0026]卫星散射计是一种主动、非成像雷达微波遥感系统，通过向地表发射微波脉冲信号并接收其后向散射的回波信号来探测有关目标的信息。
[0027]卫星散射计主要工作频率为5.3GHz(C波段)和13.5GHz(Ku波段)。C波段具有较长的波长，在大气中具有更强穿透性，受云雨等因素的影响较小；而Ku波段频率高，冰和水对比更加明显。卫星散射计按扫描方式可以分为固定天线散射计和旋转扫描散射计，固定天线散射计由于其天线波束的地面足印为扇形，也被称为固定扇形波束散射计，代表散射计有SASS、AMI
‑
SCAT、NSCAT和ASCAT。固定扇形波束散射计只能提供几个特定方位角的后向散射系数观测值，并且不能获得方位向后向散射系数的连续观测。因此，利用固定扇形散射计对极地海冰进行观测时，存在海冰提取效率较低的技术问题。
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]图1示意性示出了本专利技术一个实施例提供的一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法的流程图，如图1所示，该基于旋转扇形散射计的海冰提取方法具体可以包括以下步骤：
[0030]101，获取旋转扇形散射计采集到的极地后向散射观测数据，极地后向散射观测数据包括旋转扇形散射计对极地区域分别基于不同方位角和入射角进行多次观测得到的多组后向散射观测数据；
[0031]102，对多组后向散射观测数据进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据；
[0032]103，基于主成分旋转特征数据进行海冰特征提取，得到海冰在极地区域的分布信息。
[0033]根据本专利技术的实施例，旋转扫描散射计大多采用通过双馈源提供VV或HH极化的两个固定入射角的波束，即内波束和外波束；其中，旋转扫描散射计按波束形状又可以分为笔形波束和扇形波束，前者代表散射计有SeaWinds、OSCAT和HSCAT，后者代表散射计有CSCAT和WindRad。旋转笔形散射计可以获得方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转扇形散射计的海冰提取方法，其特征在于，包括：获取所述旋转扇形散射计采集到的极地后向散射观测数据，所述极地后向散射观测数据包括所述旋转扇形散射计对极地区域分别基于不同方位角和入射角进行多次观测得到的多组后向散射观测数据；对所述多组后向散射观测数据进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据；基于所述主成分旋转特征数据进行海冰特征提取，得到海冰在所述极地区域的分布信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每组所述后向散射观测数据包括垂直极化数据以及水平极化数据；所述对所述多组后向散射观测数据进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据包括：针对每组所述后向散射观测数据，分别基于所述垂直极化数据以及所述水平极化数据，计算得到极化比数据；基于多组所述垂直极化数据、水平极化数据以及所述极化比数据，构造特征矩阵；对所述特征矩阵进行主成分分析，得到所述主成分旋转特征数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述特征矩阵进行主成分分析，得到后向散射观测数据的主成分旋转特征数据包括：对所述特征矩阵进行标准化处理，得到标准化矩阵；将所述标准化矩阵转化成协方差矩阵；计算所述协方差矩阵的特征值以及特征向量；将满足预设条件的特征值对应的特征向量作为目标特征向量；根据所述目标特征向量和所述标准化矩阵得到所述主成分旋转特征数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主成分旋转特征数据包括历史主成分旋转特征数据以及当日主成分旋转特征数据；所述基于所述主成分旋转特征数据进行海冰特征提取，得到海冰在极地的分布信息包括：利用所述历史主成分旋转特征数据训练生成海冰提取模型，所述海冰提取模型包括多个子模型；将所述当日主成分旋转特征输入至所述海冰提取模型，输出所述分布信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述历史主成分旋转特征数据训练生成海冰提取模型包括：获取预先设定的极地采样区域以及与所述采样区域对应的海冰分布参考信息；从所述历史主成分旋转特征数据中，确定与所述采样区域对应的主成分旋转特征数据；从所述海冰分布参考信息中确定与所述主成分旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，罗燕萍，韩方成，李建超，田永军，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：