[发明专利]基于航海雷达图像遮挡区多特性参数组合的雨强等级反演方法

说明书

本发明提供一种基于航海雷达图像遮挡区多特性参数组合的雨强等级反演方法，首先，离线开展观测实验，确定降雨强度与遮挡区零强度百分比、回波强度均值的拟合关系式；然后，对待反演雷达原始图像进行预处理，计算遮挡区特性参数：零强度百分比、回波强度均值；之后，将其分别代入零强度百分比与降雨强度拟合关系式、回波强度均值与降雨强度拟合关系式，得到两个降雨强度；最后，将得到的两个降雨强度求平均值作为最后的降雨强度，从而确定降雨强度等级。利用实测数据检验了效果，本方法反演降雨强等级整体正确率达85％，本方法为航海过程中的降雨测量提供了一种新的便捷途径。

技术领域

本发明涉及一种基于航海雷达图像遮挡区多特性参数组合的雨强等级反演方法，属于海洋遥感技术领域，具体涉及的是利用航海雷达图像遮挡区多特性参数组合进行降雨强度等级反演计算的海洋遥感技术领域。

背景技术

占地球表面积71％的海洋拥有丰富的资源，21世纪以来，人类对海洋这一特殊空间有了更深刻的认识，海洋资源的探索、海洋环境的监测对促进海洋经济可持续发展，加强海洋生态文明建设，推进海洋进步有着重大的意义[1]，对海洋环境的实时监测已经迫在眉睫，随着遥感技术的不断进步，应用具有高分辨率特性的航海雷达，可以便捷地、实时地利用回波图像提取风、浪、流等海洋动力学参数[2][3][4]，其中海浪信息的获取尤为重要，应用海浪监测设备可以反演海浪谱、波高、波长、波向、波周期等海浪信息。在进行海浪信息的反演过程中，降雨的存在会改变海洋表面的粗糙度，使雷达的后向散射面积发生改变，影响海面回波强度，同时，降雨会阻碍电磁波的传播，增大电磁波的衰减，从而缩小雷达的测波范围[5][6]。目前针对降雨在海浪反演过程中产生的不利影响，大多是将降雨时的雷达图像进行识别、筛选出来，抑制其产生的不利影响。针对较为严重的降雨，雷达图像大面积模糊，对信号产生不可恢复的干扰，严重影响海浪信息的提取，所以对雷达图像中降雨特征的监测有着重要的意义。见参考文献[1-6](朱心科,金翔龙,陶春辉等.海洋探测技术与装备发展探讨[J].机器人,2013,35(3):376-384.卢志忠，杨建坡,黄玉.运动平台下X波段雷达海面风向反演算法[J].系统工程与电子技术,2016,38(4):879-803.J.N.Borge,G.Rodriguez,K.Hessner,and P.Gonzalez,Inversion of marine radar images forsurface wave analysis[J],Journal of Atomospheric and Ocean Technology,2004,21(8):1291-1300.周蓓.X波段雷达海面流场信息提取技术研究[D].中国海洋大学硕士学位论文.2009:32-35.D.Houk,T.Green,A note on surface wave due to rain,Journal ofGeophysical Research,1976,81(24):4482-4484.盖昀，刘维芳.X波段天气雷达雨区衰减订正方法分析[J].内蒙古气象.2016(2):36-38.)

需要指出的是，之前的研究大多将降雨视为干扰，对其进行抑制，但在航海过程中利用航海雷达回波信息对降雨强度估测方面的研究几乎处于空白状态。应用航海雷达实测数据估测降雨，能够在航行中实时估测海上降雨情况，在成本、维护和时效性上均具有优势。因此利用航海雷达图像进行降雨强度的估测研究有重要的理论和现实意义。