[发明专利]一种海面风场反演的点方式反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微波散射计获取的数据反演海面风场的方法，更特别地说，是指一种利用圆锥扫描极化散射计获得的后向散射系数σ⁰进行点方式的海面风场反演。

背景技术

圆锥扫描极化散射计是近几年提出的一种新型微波散射计，其兼有普通圆锥扫描散射计(如美国的SeaWinds散射计)和极化散射计的双重特征。在2005年11月，第41卷第6期的北京大学学报(自然科学版)公开了“SeaWinds散射计海面风场模糊去除方法研究”，在文中介绍了SeaWinds有内外2个波束，侧视角分别为40°和46°，对应于地面入射角分别为46°和54°。内侧波束以707km为扫描半径，外侧波束以900km为扫描半径。该文中利用最大似然法(MLE)对SeaWinds散射计数据反演得出的风矢量，一般存在2～4个模糊解，故需采用圆中数滤波法进行模糊去除。该文根据SeaWinds散射计第一模糊解的空间分布特性，归纳出一套适合SeaWinds散射计的模糊去除方法。此外，该文根据圆锥扫描散射计的几何观测特征，将其地面轨道划分为三个主要区域，并给出了圆中数滤波算法的一般处理步骤。

利用圆锥扫描极化散射计测得的回波信号可以获得如下测量参数，即水平极化后向散射系数σ⁰_HH、垂直极化后向散射系数σ⁰_VV、水平发射垂直接收的交叉极化后向散射系数σ⁰_VH、垂直发射水平接收的交叉极化后向散射系数σ⁰_HV、水平极化相关后向散射系数σ⁰_VHHH和垂直极化相关后向散射系数σ⁰_HVVV，其数学表达形式为σ⁰{σ⁰_HH，σ⁰_VV，σ⁰_VH，σ⁰_HV，σ⁰_VHHH，σ⁰_HVVV}。

海洋表面风矢量是影响海浪、海流、水团的活跃因子和海洋动力学的基本参数，在提高全球大气、海洋动力学预报模式的准确性等研究中有着重要的价值。同时，海面风矢量是影响航海、海上作业、渔业生产等的主要因素，是优化航线、航路保证、避免台风、搜索和救援工作的关键，因此，对海面风矢量的观测具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是依据圆锥扫描极化散射计获得的后向散射系数σ⁰，对第一模糊解风向和第二模糊解风向进行风向区间的扩展，以及圆中数滤波的改进，从而提高海面风场反演的精度。

在本发明中，利用风向扩展后的解进行模糊解去除，能够使星下点附近区域和轨道外侧区域的风场反演精度将得到更大幅度的提高，从而使极化测量信息在风场反演中得到更为充分的利用。

在本发明中，通过对圆中数滤波方向和滤波次序进行改进，提出了一种三步滤波策略，即先对中间区域进行列向滤波，然后从中间区域向星下点附近区域和轨道外侧区域进行列向外推扩展滤波，最后再对整个轨道进行行向滤波。

本发明的一种海面风场反演的点方式反演方法，海面风场反演是利用计算机，以及安装在计算机内的海面风场反演系统综合进行的；所述海面风场反演系统包括有MLE目标函数优化单元、风向区间扩展单元和空间滤波单元；