[发明专利]一种月基视角下微波地表温度反演方法

权利要求书

1.一种月基视角下微波地表温度反演方法，包括以下步骤：

步骤1：求解微波水平极化发射率与垂直极化发射率之间的线性相关系数，其中，微波水平极化发射率与垂直极化发射率之间的方程式为：ε_v＝a*ε_h+b，ε_h、ε_v分别为微波水平极化发射率与垂直极化发射率，以及a和b分别为方程式中的斜率和截距数值；

步骤2：获取月基观测天顶角：获取任意时刻月基星下点的位置，然后计算月基视角下整个地球表面高度角的数值，最后根据高度角与所述月基观测天顶角的转换关系，获取所述月基观测天顶角；

步骤3：微波大气衰减分析：通过累加氧气和水汽各自谐振线的方式，采用逐线的方法计算微波在大气气体中的吸收衰减来进行所述的微波大气衰减分析；

步骤4：计算微波大气透过率：将大气沿垂直方向分层，然后计算每层的大气衰减以及大气透过率数值，最终将积分转化为求和，可得月基视角下的微波大气透过率的变化情况；

步骤5：计算大气上行辐射和大气下行辐射：对大气进行垂直分层处理，并分析每一层大气结构的分子温度、吸收系数和透过率，最终将积分转化为求和，可得月基视角下大气上行辐射和大气下行辐射随观测天顶角变化的分布情况；

步骤6：分析电离层衰减：获得到电离层电子浓度随高度变化函数表达式；获得微波在所述电离层中的详细轨迹；计算不同高度处电离层衰减系数，进而得到所述微波在所述电离层的衰减；

步骤7：获得月基视角下微波地表温度反演结果：需逐像元分析所述微波大气透过率、所述大气上行辐射、所述大气下行辐射以及电离层衰减系数的数值，求解所述地表温度。

2.根据权利要求1所述的月基视角下微波地表温度反演方法，其特征在于，通过以下方程式求解所述地表温度以及所述微波水平极化发射率与垂直极化发射率

ε_v＝a*ε_h+b

式中，T_B，P为极化方式p下的亮度温度，ε_p为极化方式p下的地表发射率，T_S为待求地表温度，T_atm↑为大气上行辐射，T_atm↓为大气下行辐射，T_cs为银河系噪声和宇宙黑体辐射的总和，T_cs≈3K，τ_f(θ)为频率f在天顶角为θ时的大气透过率，为频率f在天顶角为θ时电离层衰减量，单位为db，ε_h、ε_v分别为微波各频段水平与垂直极化通道的发射率，以及a和b分别为方程式中的斜率和截距数值。

3.根据权利要求1所述的月基视角下微波地表温度反演方法，其特征在于，在步骤1中，通过星载微波辐射亮温数据、温度数据以及大气廓线等数据获得若干频段的微波水平极化发射率与垂直极化发射率的数值，并作散点图，然后做回归分析，得到所述微波水平极化发射率与垂直极化发射率之间的线性相关系数。

4.根据权利要求1所述的月基视角下微波地表温度反演方法，其特征在于，步骤6中所述的分析电离层衰减包括：

根据电离层电子浓度分布的经验公式，并结合Chapman分布与扩散平衡的理论，得到所述电离层电子浓度随高度变化函数表达式；

通过电离层折射率随高度的变化情况，根据折射定律，得到微波在所述电离层中的详细轨迹，即微波在电离层中传播路径；

计算不同高度处电离层衰减系数，进而得到所述微波在所述电离层的衰减。