[发明专利]一种海表面温度遥感数据集等纬度重构方法

说明书

技术领域

   本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种海表面温度遥感数据集等纬度重构方法，本发明基于温度分布在纬度线上的变异小于经度变异，从而降低缺失数据的初始值估计误差，提高重构精度。

背景技术

    自1978年10月第一台水色卫星传感器CZCS（Coastal Zone Color Scanner）投入使用至今，水色卫星传感器的数量、光谱通道、辐射性能、空间分辨率等都得到了长足发展。众多的水色遥感产品的业务化应用，为海洋学相关研究提供了大范围、连续的观测数据。

    卫星海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用实现对地探测，根据电磁波波长不同，卫星遥感通常可分为可见光、红外和微波遥感，它们有各自的优势和缺点。可见光和红外遥感由于其丰富的光谱信息和空间分辨率成为目前海洋遥感领域最为常见的遥感手段，但是由于可见光和红外由于受到云、雾和霾的影响引起卫星资料的严重缺失^[1]。相关研究表明，以中国海区为例，5天平均海面温度（Sea Surface Temperature, SST）数据的缺失率在40%左右^[2]。对于可见光与红外波段反演的遥感数据，数据缺失现象主要有以下两个个特点：（1）数据的缺失率高，即大面积数据缺失；（2）由于云造成的数据缺失，使得缺失数据的空间分布无规律性^[3]。

    海表温度是全球海洋大气系统中最为重要的参数之一，是气候变化的关键指征参数，被广泛的应用于上层海洋过程、海气热量交换、海洋大气数值模拟与预报等研究和应用中。通过红外通道观测海表温度的美国NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）卫星高级甚高分辨率辐射计AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）业务化运行已有30年，其观测的SST星下点空间分辨率约为1.1km^[4]。中分辨率成像光谱仪（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer ，MODIS）是美国国家航空航天局（National Aeronauticsand Space Administration，NASA）对地观测计划中应用最为广泛的传感器之一，其全球10km分辨率的周平均SST产品在中纬度带的均方根误差≤0.45K，在热带的误差≤0.5K^[5]。

    在SST缺失资料重构中主要是使用数据的时间相关或空间相关来实现，在国内，朱江^[6]等提出了客观分析中的最优插值方法对SST数据进行插值补缺；马寨璞^[7]等在SST数据补缺中提出了动态最优插值的方法；谈建国^[8]等人对于检测出的云区，采用同周期相近时相AVHRR资料的相对变化率来反演替代云区，大大提高了资料的利用率，但误差较大；毛志华等对云覆盖区综合采用了插值、平滑、匹配修正等方法，以及数值内插、曲面拟合和动力方程的数值替补方法，利用历史同期标准温度图进行时间域的替补；丁又专^[2，3]等提出了结合经验模态分解（EMD）与经验正交函数（EOF）的自适应EMD-EOF资料重构方法；王建乐^[9]等提出了一种基于自组织映射算法（SOM）和经验正交函数算法（EOF）有机结合的重构缺失值的新方法。在国外最为常见的数据重构方法主要为Richard提出的最优插值方法^[10]（Optimum Interpolation，OI）和A. Alvera-Azcárate提出的DINEOF（Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions）插值方法^[11，12]应用最为广泛。

     由于SST的属性受到太阳辐射的直接影响，因此SST在纬度方向上变异十分明显，这给利用相关算法进行SST缺失数据进行重构时利用未缺失区域的数据进行初始数据的估计时带来了更大的误差。为了克服SST纬度变异造成的重构误差，这里提出了一种等纬度重构方法。

引证文件

[1]. 潘德炉，龚芳. 我国卫星海洋遥感应用技术的新进展[J]. 杭州师范大学学报（自然科学版）,2011,10(1):1-10.