[发明专利]基于三重匹配理论的卫星海面盐度遥感产品精度评估方法

说明书

本发明公开了基于三重匹配理论的卫星海面盐度遥感产品精度评估方法，设三种独立盐度数据为Si，i＝1,2,3，其中S1和S2盐度数据的时空尺度小于S3，三重匹配过程中可以分别选取系统1和系统3作为参考数据源，在不同rsupgt;2/supgt;取值条件下计算系统3尺度下的真实盐度变化信号Ssupgt;*/supgt;，分别获得S1和S3作为参考数据源时两条Ssupgt;*/supgt;与rsupgt;2/supgt;的关系曲线，两条曲线的交点，就是使得Ssupgt;*/supgt;数值相同的rsupgt;2/supgt;取值，就是代表性误差。本发明的有益效果是本发明方法应用于SMOS和SMAP盐度遥感卫星精度的评估，Argo实测数据精度最高，SMOS精度优于SMAP卫星。

技术领域

本发明属于卫星遥感技术领域，涉及基于三重匹配理论的卫星海面盐度遥感产品精度评估方法。

背景技术

与海面温度和风速相比，人类通过卫星平台观测海面盐度的历史要短得多。从2009年11月SMOS的成功发射使得人类第一次获得了从太空进行盐度观测的能力算起，至今不到10年时间。近年来，Aquarius、SMAP的相继入轨，以及中国未来盐度卫星计划的实施，表明盐度遥感已逐渐成为海洋遥感领域的热点。卫星遥感海面盐度数据产品质量如何，是科学界普遍关心的问题，也开展了一系列工作，讨论了盐度遥感产品在全球海洋以及一些特征区域的精度情况。遥感产品精度评估的典型方法是，基于一定时空匹配窗口对现场观测数据和遥感产品进行直接比较，进而分析遥感产品的精度和误差特征。这种精度评估方法存在两个主要问题：第一个问题是，传统精度检验方法没有考虑现场数据的测量误差以及真实盐度数据本身的统计特征。研究证明，通过直接比较获得的误差除了受卫星盐度产品本身误差特征影响外，还受到作为“真值”的现场数据误差特征以及真实盐度数据本身统计特征的影响。在没有关于现场数据误差和真实盐度数据分布特征先验知识的前提下，直接比较方法无法获得可靠的卫星数据产品误差评估结果。针对这一问题，研究者提出三重匹配方法用于遥感产品的误差分析。三重匹配方法试图采用三种独立数据源(如现场数据，遥感数据和模式数据)，通过一系列代数运算获得三种数据源各自的随机误差值、线性定标系数和真实参量变化方差。第二个问题是，由于现场数据和卫星观测的时空尺度不同所导致的所谓代表性误差。浮标等现场观测手段代表着瞬时的点观测结果，原则上可以反映无限小时空尺度的盐度变化。与此同时，受到L波段电磁波长和天线孔径的显示，盐度遥感卫星的空间分辨率一般为40～100km，时间频次为3～7天，无法观测更小时空尺度的盐度信号。通过引入代表性误差的概念，我们可以描述这种因观测手段时空尺度不同导致的误差。一般而言，给定盐度数据源条件下真实盐度方差应保持稳定。根据这一结论，我们提出了一种基于三重匹配理论的卫星海面盐度遥感产品精度评估新方法，并将其应用于目前在轨盐度遥感卫星SMOS和SMAP的精度评估。

发明内容

本发明的目的在于提供基于三重匹配理论的卫星海面盐度遥感产品精度评估方法，本发明的有益效果是本发明方法应用于SMOS和SMAP盐度遥感卫星精度的评估，Argo实测数据精度最高，SMOS精度优于SMAP卫星。

本发明所采用的技术方案是设三种独立盐度数据为Si，i＝1，2，3，其中S1和S2盐度数据的时空尺度小于S3，三种盐度数据可表示为：

S₁＝a₁S+b₁+δ₁

S₂＝a₂S+b₂+δ₂

S₃＝S+δ₃   (1)