一种海表盐度反演方法和装置与流程

文档序号:14686172发布日期:2018-06-14 23:40
本发明涉及数据计算领域,具体而言,涉及一种海表盐度反演方法和装置。
背景技术
:目前,海表盐度是指海水表面中含盐量的一个标度,是研究海水的物理过程和化学过程的基本参数。海洋中发生的许多现象和过程,常与盐度的分布和变化有关,因此对海表盐度的分布及其变化规律的研究,在海洋科学上占有重要的地位。相关技术中,通过基于SMOS卫星的多入射角亮温海表盐度反演算法(简称SMOS计划)和AquariusJPLCAP(CombinedActive-Passive)v3.0主被动联合反演算法(简称Aquarius计划),对海表盐度多元非线性进行反演,得到海表盐度的相关参数。在通过SMOS计划或者Aquarius计划对海表盐度多元非线性进行反演计算的过程中,SMOS计划中仅搭载了L波段二维综合孔径微波辐射计,而Aquarius计划中采用L波段真实孔径微波辐射计和散射计,均不能采集更多的海表盐度反演数据,所以在对海表盐度多元非线性进行反演计算的过程中,只能大量使用预测数据,会导致海表盐度反演结果不准确。技术实现要素:有鉴于此,本发明实施例的目的在于提供一种海表盐度反演方法和装置,以提高反演计算结果的准确率。第一方面,本发明实施例提供了一种海表盐度反演方法,包括:模拟大气层顶亮温,得到所述预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值;通过预设的所述L波段、所述C波段和所述K波段微波辐射计以及L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的所述L波段、所述C波段和所述K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值;根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,其中,所述多个海表反演参数包括:盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,模拟大气层顶亮温,得到所述预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下的大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值,包括:通过设置的海表预设参数,在预设的多角度辐射和散射模型下,对大气层顶亮温进行模拟,其中,所述海表预设参数包括:预设盐度、预设海表温度、预设风向、预设风速、预设大气水汽含量和预设云液水含量;通过微波辐射计测量得到的L波段第3斯托克斯参数,对模拟出的大气层顶亮温进行修正,得到所述大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值。结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,通过微波辐射计测量L波段的第3斯托克斯参数,对模拟出的大气层顶亮温进行修正,得到所述大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值,包括:对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正。结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,包括:根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值,进行反演代价函数迭代计算,得到多个反演迭代参数;从得到的所述多个反演迭代参数中选择使得所述反演代价函数最小的反演迭代参数作为海表反演最终值;将得到所述海表反演最终值的盐度参数、海表温度参数、风速参数、风向参数、水汽含量参数和云液水含量参数分别确定为所述海表反演参数中的所述盐度反演参数、所述海表温度反演参数、所述风速反演参数、所述风向反演参数、所述大气水汽含量反演参数和所述云液水含量反演参数。结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值,进行反演代价函数迭代计算,得到多个反演迭代参数,包括:当通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式1进行迭代计算:或者当通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式2进行迭代计算:或者当通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式3进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L1D-TBpm_L1D)2ΔTp_L1D2+Σp=V,H(TBp_L2D-TBpm_L2D)2ΔTp_L2D2+Σp=V,H(TBp_C-TBpm_C)2ΔTp_C2+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(3);]]>其中,χ表示反演迭代参数、p表示极化方向、V表示垂直方向、H表示水平方向、TBp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L1D是L波段下多入射角亮温模拟值、TBp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_C表示C波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、TBp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K18表示K波段18.7GHz下多入射角亮温模拟值、TBp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K23表示K波段23.8GHz下多入射角亮温模拟值、ΔTp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、σ0p表示后向散射系数测量值、σ0pm表示后向散射系数模拟值、Δσ0p表示L波段散射计测量噪声、SSS表示盐度参数、SSSa表示盐度参数初始场、SST表示海表温度参数、SSTa表示海表温度参数初始场、WS表示风速参数、WSa表示风速参数初始场、WD表示风向参数、WDa表示风向参数初始场、V表示大气水汽含量参数、Va表示大气水汽含量参数初始场、L表示云液态水含量参数、La表示云液态水含量参数初始场、ΔSSS表示盐度参数的权重因子、ΔSST表示海表温度参数的权重因子、ΔWS表示风速参数的权重因子、ΔWD表示风向参数的权重因子、ΔV表示大气水汽含量参数的权重因子、ΔL表示云液态水含量参数的权重因子、TBp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L2D表示L波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计测量噪声。第二方面,本发明实施例还提供了一种海表盐度反演装置,包括:模拟值处理模块,用于模拟大气层顶亮温,得到所述预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值;测量值处理模块,用于通过预设的所述L波段、所述C波段和所述K波段微波辐射计以及L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的所述L波段、所述C波段和所述K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值;海表反演参数计算模块,用于根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,其中,所述多个海表反演参数包括:盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,所述模拟值处理模块,包括:模拟单元,用于通过设置的海表预设参数,在预设的多角度辐射和散射模型下,对大气层顶亮温进行模拟,其中,所述海表预设参数包括:预设盐度、预设海表温度、预设风向、预设风速、预设大气水汽含量和预设云液水含量;模拟值确定单元,用于通过微波辐射计测量得到的L波段第3斯托克斯参数,对模拟出的大气层顶亮温进行修正,得到所述大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值。结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式,其中,所述模拟值确定单元,包括:修正子单元,用于对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正。结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式,其中,所述海表反演参数计算模块,包括:反演计算单元,用于根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值,进行反演代价函数迭代计算,得到多个反演迭代参数;海表反演最终值确定单元,用于从得到的所述多个反演迭代参数中选择使得所述反演代价函数最小的反演迭代参数作为海表反演最终值;海表反演参数确定单元,用于将得到所述海表反演最终值的盐度参数、海表温度参数、风速参数、风向参数、水汽含量参数和云液水含量参数分别确定为所述海表反演参数中的所述盐度反演参数、所述海表温度反演参数、所述风速反演参数、所述风向反演参数、所述大气水汽含量反演参数和所述云液水含量反演参数。结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式,其中,所述反演计算单元,包括:第一计算子单元,用于当通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式1进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L1D-TBpm_L1D)2ΔTp_L1D2+Σp=V,H(TBp_C-TBpm_C)2ΔTp_C2+Σp=V,H(TBp_K18-TBpm_K18)2ΔTp_K182+Σp=V,H(TBp_K23-TBpm_K23)2ΔTp_K232+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(1);]]>第二计算子单元,用于当通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式2进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L2D-TBpm_L2D)2ΔTp_L2D2+Σp=V,H(TBp_C-TC)2ΔTp_C2+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(2);]]>第三计算子单元,用于当通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式3进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L1D-TBpm_L1D)2ΔTp_L1D2+Σp=V,H(TBp_L2D-TBpm_L2D)2ΔTp_L2D2+Σp=V,H(TBp_C-TBpm_C)2ΔTp_C2+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(3);]]>其中,χ表示反演迭代参数、p表示极化方向、V表示垂直方向、H表示水平方向、TBp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L1D是L波段下多入射角亮温模拟值、TBp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_C表示C波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、TBp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K18表示K波段18.7GHz下多入射角亮温模拟值、TBp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K23表示K波段23.8GHz下多入射角亮温模拟值、ΔTp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、σ0p表示后向散射系数测量值、σ0pm表示后向散射系数模拟值、Δσ0p表示L波段散射计测量噪声、SSS表示盐度参数、SSSa表示盐度参数初始场、SST表示海表温度参数、SSTa表示海表温度参数初始场、WS表示风速参数、WSa表示风速参数初始场、WD表示风向参数、WDa表示风向参数初始场、V表示大气水汽含量参数、Va表示大气水汽含量参数初始场、L表示云液态水含量参数、La表示云液态水含量参数初始场、ΔSSS表示盐度参数的权重因子、ΔSST表示海表温度参数的权重因子、ΔWS表示风速参数的权重因子、ΔWD表示风向参数的权重因子、ΔV表示大气水汽含量参数的权重因子、ΔL表示云液态水含量参数的权重因子、TBp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L2D表示L波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计测量噪声。本发明实施例提供的一种海表盐度反演方法和装置,通过预设的L波段、C波段和K波段微波辐射计和L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,并与在预设的多角度辐射和散射模型下得到的L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值一起,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,与现有技术中对海表盐度进行反演计算的过程中由于无法通过多波段微波辐射计采集更多的海表盐度参数相比,在对海表盐度进行反演计算的过程中采集到了更多的海表盐度参数,并将采集到的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值应用到海表盐度反演计算的过程中,从而提高了海表盐度反演计算结果的准确率。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。图1示出了本发明实施例1所提供的一种海表盐度反演方法的流程图;图2示出了本发明实施例2所提供的一种海表盐度反演装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。相关技术中,在通过SMOS计划或者Aquarius计划对海表盐度多元非线性进行反演计算的过程中,SMOS计划中仅搭载了L波段二维综合孔径微波辐射计,而Aquarius计划中采用L波段真实孔径微波辐射计和散射计,均不能采集更多的海表盐度反演数据,所以在对海表盐度多元非线性进行反演计算的过程中,只能大量使用预测数据,会导致海表盐度反演结果不准确。基于此,本发明实施例提供了一种海表盐度反演方法和装置。实施例1本实施例提供了一种海表盐度反演方法,本发明实施例的执行主体为包括服务器和数据采集设备的仿真计算系统。其中,在仿真计算系统中,服务器和数据采集设备进行数据交互,数据采集设备包括但不限于:L波段微波辐射计、C波段微波辐射计和K波段微波辐射计和L波段散射计,用来采集大气层之上的电离层顶的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值;而服务器会获取数据采集设备所采集到的上述数据,并与预先模拟得到的L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值一起进行反演计算,从而得到海表反演参数。服务器,可以采用任何可以进行反演计算的计算设备,这里不再一一赘述。C波段微波辐射计和K波段微波辐射计均是一维综合孔径辐射计;L波段微波辐射计包括一维综合孔径辐射和二维综合孔径辐射计,用于在不同的入射角度下获取不同的亮温测量值。参见图1,本实施例提出一种海表盐度反演方法,包括以下步骤:步骤100、模拟大气层顶亮温,得到预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值。上述步骤100包括以下步骤(1)至步骤(2):(1)通过设置的海表预设参数,在预设的多角度辐射和散射模型下,对大气层顶亮温进行模拟,其中,海表预设参数包括:预设盐度、预设海表温度、预设风向、预设风速、预设大气水汽含量和预设云液水含量;(2)通过微波辐射计测量得到的L波段第3斯托克斯参数,对模拟出的大气层顶亮温进行修正,得到大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值。在上述步骤(1)中,海表预设参数中各参数的数值是根据之前的多次试验所得到的。多角度辐射和散射模型,是指辐射计和散射计地球表面的入射角为0°至65°且范围在星下点至刈幅边缘500km的前向模型。步骤102、通过预设的L波段、C波段和K波段微波辐射计以及L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值。其中,服务器可以通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,形成一组用于反演计算的数据。可选地,服务器还可以通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,形成另一组用于反演计算的数据。可选地,服务器再可以通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,形成又一组用于反演计算的数据。服务器获取的上述三组用于反演计算的数据会用在不同的反演计算模型中,得到与三组数据相对应的反演计算结果。步骤104、根据模拟出的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值和获取的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数。其中,多个海表反演参数包括:盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。具体地,上述步骤104包括以下步骤(1)至步骤(3):(1)根据模拟出的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值和获取的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,进行反演代价函数迭代计算,得到多个反演迭代参数;(2)从得到的多个反演迭代参数中选择使得反演代价函数最小的反演迭代参数作为海表反演最终值;(3)将得到海表反演最终值的盐度参数、海表温度参数、风速参数、风向参数、水汽含量参数和云液水含量参数分别确定为多个海表反演参数中的盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。计算反演迭代参数时基于如下假设:a)多角度辐射和散射模型不存在误差;b)测量结果与多角度辐射和散射模型结果的偏差均认为是测量噪声,且都满足高斯分布。由于普遍认为模型误差和测量误差是不相关的,本实施例中将二者的误差认为只是测量噪声的做法,既符合统计意义又简化了计算。在上述步骤(1)中,根据模拟出的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值和获取的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,进行反演代价函数迭代计算,得到多个反演迭代参数,包括以下步骤(11)至步骤(13):(11)当通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式1进行迭代计算:或者(12)当通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式2进行迭代计算:或者(13)当通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式3进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L1D-TBpm_L1D)2ΔTp_L1D2+Σp=V,H(TBp_L2D-TBpm_L2D)2ΔTp_L2D2+Σp=V,H(TBp_C-TBpm_C)2ΔTp_C2+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(3);]]>其中,χ表示反演迭代参数、p表示极化方向、V表示垂直方向、H表示水平方向、TBp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L1D是L波段下多入射角亮温模拟值、TBp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_C表示C波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、TBp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K18表示K波段18.7GHz下多入射角亮温模拟值、TBp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K23表示K波段23.8GHz下多入射角亮温模拟值、ΔTp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、σ0p表示后向散射系数测量值、σ0pm表示后向散射系数模拟值、Δσ0p表示L波段散射计测量噪声、SSS表示盐度参数、SSSa表示盐度参数初始场、SST表示海表温度参数、SSTa表示海表温度参数初始场、WS表示风速参数、WSa表示风速参数初始场、WD表示风向参数、WDa表示风向参数初始场、V表示大气水汽含量参数、Va表示大气水汽含量参数初始场、L表示云液态水含量参数、La表示云液态水含量参数初始场、ΔSSS表示盐度参数的权重因子、ΔSST表示海表温度参数的权重因子、ΔWS表示风速参数的权重因子、ΔWD表示风向参数的权重因子、ΔV表示大气水汽含量参数的权重因子、ΔL表示云液态水含量参数的权重因子、TBp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L2D表示L波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计测量噪声。在一种具体的实现方式中,通过上述的三种反演函数进行海表盐度参数的反演计算后,得到的反演结果可以看出通过一维综合孔径辐射计结合L波段二维综合孔径辐射计获得的反演结果的误差优于仅使用一维综合孔径辐射计或者L波段二维综合孔径辐射计获得的反演结果的误差。而且反演结果的误差随刈幅变化,这是由于综合孔径辐射计灵敏度的随刈幅的变化以及不同入射角时亮温对SSS的敏感性(dTB/dSSS)不同引起的。综上所述,本实施例提供的海表盐度反演方法,通过预设的L波段、C波段和K波段微波辐射计和L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,并与在预设的多角度辐射和散射模型下得到的L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值一起,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,与现有技术中对海表盐度进行反演计算的过程中由于无法通过多波段微波辐射计采集更多的海表盐度参数相比,在对海表盐度进行反演计算的过程中采集到了更多的海表盐度参数,并将采集到的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值应用到海表盐度反演计算的过程中,从而提高了海表盐度反演计算结果的准确率。为了提高对模拟出的多入射角亮温模拟值进行修正的准确性,通过微波辐射计测量L波段的第3斯托克斯参数,对模拟出的大气层顶亮温进行修正,得到大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值,包括以下步骤:对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正。综上所述,通过对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正,提高了模拟出的多入射角亮温模拟值的准确性,从而进一步提高了海表盐度反演计算结果的准确率。实施例2参见图2,本实施例提供一种海表盐度反演装置,用于执行上述的海表盐度反演方法,包括:模拟值处理模块200,用于模拟大气层顶亮温,得到预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值;测量值处理模块202,用于通过预设的L波段、C波段和K波段微波辐射计以及L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值;海表反演参数计算模块204,用于根据模拟出的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值和获取的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,其中,多个海表反演参数包括:盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。其中,上述模拟值处理模块200,包括:模拟单元,用于通过设置的海表预设参数,在预设的多角度辐射和散射模型下,对大气层顶亮温进行模拟,其中,海表预设参数包括:预设盐度、预设海表温度、预设风向、预设风速、预设大气水汽含量和预设云液水含量;模拟值确定单元,用于通过微波辐射计测量得到的L波段第3斯托克斯参数,对模拟出的大气层顶亮温进行修正,得到大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值。为了提高对模拟出的多入射角亮温模拟值进行修正的准确性,模拟值确定单元,包括:修正子单元,用于对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正。综上所述,通过对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正,提高了模拟出的多入射角亮温模拟值的准确性,从而进一步提高了海表盐度反演计算结果的准确率。具体地,海表反演参数计算模块204,包括:反演计算单元,用于根据模拟出的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值和获取的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,进行反演代价函数迭代计算,得到多个反演迭代参数;海表反演最终值确定单元,用于从得到的多个反演迭代参数中选择使得反演代价函数最小的反演迭代参数作为海表反演最终值;海表反演参数确定单元,用于将得到海表反演最终值的盐度参数、海表温度参数、风速参数、风向参数、水汽含量参数和云液水含量参数分别确定为海表反演参数中的盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。上述反演计算单元,包括:第一计算子单元,用于当通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式1进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L1D-TBpm_L1D)2ΔTp_L1D2+Σp=V,H(TBp_C-TBpm_C)2ΔTp_C2+Σp=V,H(TBp_K18-TBpm_K18)2ΔTp_K182+Σp=V,H(TBp_K23-TBpm_K23)2ΔTp_K232+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(1);]]>第二计算子单元,用于当通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式2进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L2D-TBpm_L2D)2ΔTp_L2D2+Σp=V,H(TBp_C-TC)2ΔTp_C2+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(2);]]>第三计算子单元,用于当通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时,利用以下公式3进行迭代计算:χ2=Σp=V,H(TBp_L1D-TBpm_L1D)2ΔTp_L1D2+Σp=V,H(TBp_L2D-TBpm_L2D)2ΔTp_L2D2+Σp=V,H(TBp_C-TBpm_C)2ΔTp_C2+Σp=V,H(σ0p-σ0pm)2(Δσ0p)2+(SSS-SSSa)2ΔSSS2+(SST-SSTa)2ΔSST2+(WS-WSa)2ΔWS2+(WD-WDa)2ΔWD2+(V-Va)2ΔV2+(L-La)2ΔL2---(3);]]>其中,χ表示反演迭代参数、p表示极化方向、V表示垂直方向、H表示水平方向、TBp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L1D是L波段下多入射角亮温模拟值、TBp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_C表示C波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、TBp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K18表示K波段18.7GHz下多入射角亮温模拟值、TBp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K23表示K波段23.8GHz下多入射角亮温模拟值、ΔTp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、σ0p表示后向散射系数测量值、σ0pm表示后向散射系数模拟值、Δσ0p表示L波段散射计测量噪声、SSS表示盐度参数、SSSa表示盐度参数初始场、SST表示海表温度参数、SSTa表示海表温度参数初始场、WS表示风速参数、WSa表示风速参数初始场、WD表示风向参数、WDa表示风向参数初始场、V表示大气水汽含量参数、Va表示大气水汽含量参数初始场、L表示云液态水含量参数、La表示云液态水含量参数初始场、ΔSSS表示盐度参数的权重因子、ΔSST表示海表温度参数的权重因子、ΔWS表示风速参数的权重因子、ΔWD表示风向参数的权重因子、ΔV表示大气水汽含量参数的权重因子、ΔL表示云液态水含量参数的权重因子、TBp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L2D表示L波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计测量噪声。综上所述,本实施例提供的海表盐度反演装置,通过预设的L波段、C波段和K波段微波辐射计和L波段散射计,分别获取大气层之上的电离层顶的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值,并与在预设的多角度辐射和散射模型下得到的L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值一起,进行海表盐度反演计算,得到多个海表反演参数,与现有技术中对海表盐度进行反演计算的过程中由于无法通过多波段微波辐射计采集更多的海表盐度参数相比,在对海表盐度进行反演计算的过程中采集到了更多的海表盐度参数,并将采集到的L波段、C波段和K波段下的多入射角亮温测量值应用到海表盐度反演计算的过程中,从而提高了海表盐度反演计算结果的准确率。本发明实施例所提供的进行海表盐度反演方法的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本
技术领域
的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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