【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及遥感影像，更确切地说，它涉及多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法。
技术介绍
1、风能作为一种清洁能源，有着清洁环保、不释放二氧化碳和其他空气污染物等优点，对能源结构的优化和环境的改善有重要意义。风能资源分为海上风能资源和陆地风能资源，海上风能资源相比陆地风能资源，具有储量更丰富、范围更广和不占用土地资源的优势。我国具有较好的海上风能资源储备，根据海上风能资源普查成果，我国5—25米水深，海上风电开发潜力约2亿千瓦；50—70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。一般估计海上风速比平原沿岸高20％，发电量增加70％，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年。海上风能资源评估是实施海上风力发电的前提，其准确评估和可靠预测有赖于高时空分辨率海面风场数据的输入。
2、目前获取海表面风场的方法主要有实地观测、数值模型模拟和卫星遥感监测等。实测数据所获得的海面风场数据精度最高，但实测数据获得的资料存在区域性贫乏和时空分布不均匀等问题。中尺度天气预报模式(wrf)的海面风场利用嵌套技术，可获得较准确的平均风场数据，但模拟的风场数据空间分布平滑，精度较低。卫星遥感技术进行海面风场观测具有实时性强、覆盖范围广、反演精度高等优势，在海洋动力环境监测中发挥着独特的优势。但是单颗微波遥感卫星数据，无论是主动微波散射计还是被动微波辐射计，时间分辨率都较低(约12小时)；同时，单颗微波遥感卫星获取的风场数据在空间分布上不连续，存在大量的数据缺失。此外，近岸海
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法。
2、第一方面，提供了一种多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，包括：
3、步骤1、获取微波遥感散射计风场数据、微波辐射计风场数据和wrf数值模拟风场数据，并对获取的数据进行预处理，所述预处理包括：数据格式统一转换；
4、步骤2、将一天的时间划分为若干时长相等的时间段，并按时间段对微波遥感风场数据和wrf风场数据进行划分；
5、步骤3、计算每个时间段的微波遥感风场均值rs3hwind；
6、步骤4、计算每个时间段的wrf风场均值wrf3hwind；
7、步骤5、建立统一微波遥感风场与wrf风场的经纬度格网；所述经纬度格网的空间分辨率高于微波遥感风场数据；
8、步骤6、对rs3hwind和wrf3hwind进行双线性插值，并将数据插值到所述经纬度格网；
9、步骤7、对微波遥感风场数据进行空间填补，得到空间连续的风场数据skwind；
10、步骤8、将skwind与wrf3hwind_s相加得到数据覆盖连续的风场数据fusionwind。
11、作为优选，步骤3包括：
12、步骤3.1、判断每个时间段内，中国沿海范围内是否有多种微波遥感风场数据；
13、步骤3.2、若只有一种微波遥感风场数据则直接采用；若有两种或两种以上的微波遥感风场数据，且数据空间分布不重叠则全部采用，若有重叠区域，则重叠区域的风场数据选择最接近时间段中值时间的微波遥感风场数据；
14、步骤3.3、计算每个时间段的微波遥感风场均值rs3hwind。
15、作为优选，步骤6中，双线性插值的表达式如下：
16、
17、
18、
19、其中，q11(x1,y1)、q12(x1,y2)、q21(x2,y1)、q22(x2,y2)是微波遥感风场数据经纬度坐标格网上的已知点，r1(x,y1)、r2(x,y2)为插值得到的临时点，p(x,y)为待求点。
20、作为优选，步骤7包括：
21、步骤7.1、将rs3hwind_s减去wrf3hwind_s得到差值风场difwind；
22、步骤7.2、建立滑动窗口；
23、步骤7.3、，利用所述滑动窗口，对difwind进行时空加权插值，进行缺失值填补，得到数据连续分布的风场skwind。
24、作为优选，步骤7.3中，所述滑动窗口包括时间滑动窗口和空间滑动窗口，所述时间滑动窗口为3小时，所述空间滑动窗口范围为3.5—5.5°。
25、作为优选，步骤7.3中，若uk(xk,yk,tk)是窗口内在时间tk未缺失的数据位置，缺失的时间和位置点为u0(x0,y0,t0)，通过时空加权插值计算，其表达式如下：
26、
27、其中，wk是权重，un是插值后的计算值，是根据窗口内未缺失的数据计算得到的n个线性组合值。
28、作为优选，步骤7.3中，权重wk的计算公式为：
29、
30、其中，wk是权重，由时间和空间上从已知数据点到网格插值的位置数据点的归一化距离决定；r和t分别是空间滑动窗口和时间滑动窗口。
31、作为优选，还包括：
32、步骤9、通过相关系数和均方根误差对所述数据覆盖连续的风场数据fusionwind进行验证。
33、第二方面，提供了多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合系统，用于执行如第一方面所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，包括：
34、获取模块，用于获取微波遥感散射计风场数据、微波遥感辐射计风场数据和wrf数值模拟风场数据，并对获取的数据进行预处理，所述预处理包括：数据格式统一转换；
35、划分模块，用于将一天的时间划分为若干时长相等的时间段，并按时间段对微波遥感风场数据和wrf风场数据进行划分；
36、第一计算模块，用于计算每个时间段的微波遥感风场均值rs3hwind；
37、第二计算模块，用于计算每个时间段的wrf风场均值wrf3hwind；
38、建立模块，用于建立统一微波遥感风场与wrf风场的经纬度格网；所述经纬度格网的空间分辨率高于微波遥感风场数据；
39、插值模块，用于对rs3hwind和wrf3hwind进行双线性插值，并将数据插值到所述经纬度格网；
40、填补模块，用于对微波遥感风场数据进行空间填补，得到空间连续的风场数据skwind；
41、相加模块，用于将skwind与wrf3hwind_s相加得到数据覆盖连续的风场数据fusionwind。
42、第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的可执行程序，其中，在所述可执行程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行第一方面所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法。
43、本专利技术的有益效果是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤3包括：
3.根据权利要求2所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤6中，双线性插值的表达式如下：
4.根据权利要求3所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤7包括：
5.根据权利要求4所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤7.3中，所述滑动窗口包括时间滑动窗口和空间滑动窗口，所述时间滑动窗口为3小时，所述空间滑动窗口范围为3.5—5.5°。
6.根据权利要求5所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，通过时空加权插值计算，其表达式如下：
7.根据权利要求6所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤7.3中，权重wk的计算公式为：
8.根据权利要求1-7任一所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤3包括：
3.根据权利要求2所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤6中，双线性插值的表达式如下：
4.根据权利要求3所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤7包括：
5.根据权利要求4所述的多源微波遥感和数值模拟的海表面风场融合方法，其特征在于，步骤7.3中，所述滑动窗口包括时间滑动窗口和空间滑动窗口，所述时间滑动窗口为3小时，所述空间滑动窗口范围为3.5—5.5°。
6.根据权利要求5所述的多源微波遥感和数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王利花，葛德琛，谭本华，杨松玲，武雨辰，孙伟伟，冯添，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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