[发明专利]基于走航数据的SMOS卫星反演表层海水盐度的校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于走航数据的SMOS卫星反演表层海水盐度校正方法，属于海洋遥感领域。 

背景技术

海水是十分复杂的液体，含盐量是海水的重要特性之一。海洋中的许多现象无不与海水的盐度有关，因此海水盐度是海洋水文诸要素中，最基本也是最重要的要素之一。海水盐度对海水密度、海水结冰、环流等有重要的影响。研究海水盐度的分布与变化规律，对研究发生在海洋中的许多自然现象有着重要意义。盐度分布影响地球水循环和海洋环流，进而对全球的热量分布以及全球气候变化产生影响，盐度在海洋科学中具有重要的意义。 

海水盐度的大面积观测资料较少，这限制了对海水盐度的全球分布和变化的研究。从欧洲太空局(European Space Agency,ESA)发射土壤湿度和海洋盐度(Soil Moisture and Ocean Salinity，SMOS)卫星和美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)发射宝瓶座(Aquarius)卫星以来，利用遥感数据反演海洋表层盐度得到了大幅度的提高。但是遥感反演的表层海水盐度误差较大，只有进一步减小误差，提高精度，才能拓展遥感卫星反演盐度的应用范围。 

走航数据，是指把传感器安装或悬挂在船上，在船的行走过程中，实时获取海水的各要素信息。根据传感器的工作原理和测量要素，分别命名不同的传感器。 

因此发明人设想，是否能够利用走航数据来对SMOS卫星反演海水盐度进行校正，并进行了大量研究和尝试。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术缺点，针对目前遥感反演盐度误差较大的问题，提出一种基于走航数据的SMOS卫星反演表层海水盐度校正方法，提高SMOS卫星反演盐度的精度。 

本发明基于走航数据的SMOS卫星反演表层海水盐度校正方法，其步骤包括： 

第一步、从走航数据中提取目标区域内的采样点坐标及对应的实测盐度数据和采样时刻； 

第二步、下载对应时间和区域的SMOS遥感数据； 

第三步、以空间半径和时间窗口作为遍历条件，选取最佳时空组合所对应的匹配盐度数据，在该最佳时空组合下，匹配盐度数据的相关性最高，所述匹配盐度数据是指落入该最佳时空组合的SMOS遥感数据与走航数据，时空组合是指空间半径与时间窗口的组合； 

第四步、将匹配的SMOS遥感像元的卫星反演盐度与对应的实测盐度平均值分别作为待拟合方程的自变量和因变量，并进行去重处理，最终获得若干对由卫星反演盐度和实测盐度构成的关于海水盐度的数据对； 

第五步、将最终获得的关于海水盐度的数据对进行去噪滤波和曲线拟合，获得拟合方程及其参数； 

第六步；利用第五步获得的拟合方程校正SMOS反演的表层海水盐度。 

本发明考虑到走航数据与SMOS卫星数据在反演海水盐度方面存在一定的关联性，利用相关性最佳的走航数据与SMOS卫星数据进行曲线拟合，以获得修正函数，从而实现对SMOS卫星反演盐度数据进行校正。 

本发明基于走航数据的SMOS卫星反演表层海水盐度校正方法，还具有如 下进一步的特征： 

1、所述第六步完成后，若校正结果不能满足要求，则调整滤波函数和拟合方程，重新执行第五步，直至校正结果满足要求。 

2、所述第一步中各采样点的采样时刻根据走航数据中已知的采样起始时刻和采样频率获得。 

3、所述第四步中空间半径为0.011°-0.22°，空间半径步长为0.011°，所述时间窗口为1h-24h，时间窗口步长为1h，所述时间窗口以SMOS遥感图像的起始时刻为基准，向对应的走航数据两侧推移。 

4、所述SMOS遥感数据中含有三个根据不同反演模型获得的海水盐度值，第三步中，利用这三个海水盐度值的平均值作为卫星反演盐度参与匹配及相关性计算；所述第四步中的卫星反演盐度为三个海水盐度的平均值。 

5、所述第五步中，分别利用函数f1(x)，f2(x)，f3(x)进行曲线拟合，以获得拟合方程的参数，其中 

f1(x)＝a*exp(b*x)+c*exp(d*x) 

f2(x)＝a0+a1*cos(x*w)+b1*sin(x*w)+a2*cos(2*x*w)+b2*sin(2*x*w) 

f3(x)＝p1*x^3+p2*x^2+p3*x+p4 

函数f1(x)中，a、b、c、d为拟合方程f1(x)的待求参数；