[发明专利]一种基于卫星测高数据的大型内陆湖泊和湿地水位反演方法

摘要

本发明涉及一种基于卫星测高数据的大型内陆湖泊和湿地水位反演方法，包括以下步骤：对回波数据进行预处理，通过提取出预处理后的回波波形中的主导上升前缘，并进行回波波形重定；在研究区域内任意选取多条轨迹线中的连续回波数据，使用不同的阈值进行回波重定，并计算出回波重定后对应的改善值；找出改善值的最大值，将该改善值最大值对应的阈值作为最优阈值；使用最优阈值进行回波波形重定，计算出水位高度；对研究区域内的所有水位高度进行后处理；最后，对最终的时间序列水位高度进行数据校验，判断数据校验后的精度是否在允许范围内，如是，则输出该时间序列水位高度；如否，则继续回波重定。该水位反演方法的计算简单、速度快且精度高。

主权项

1.一种基于卫星测高数据的大型内陆湖泊和湿地水位反演方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、利用研究区域的经纬度进行卫星测高数据航迹线筛查，根据轨迹号下载相应的回波数据和对应的参数数据；步骤2、对回波数据进行预处理：对回波数据中的不稳定测量值和奇异值进行剔除，得到预处理之后的回波数据；步骤3、对步骤2中预处理之后的回波数据进行回波重定：提取出回波波形的主导上升前缘，并通过主导上升前缘计算得到回波波形上升前缘的中点该回波波形上升前缘的中点为回波重定后的采样门；其中，回波重定的具体步骤为：步骤3‑1、从第一个采样门开始，依次按照先后顺序计算回波波形中两相邻采样门对应的功率差d_j，d_j＝y_j+1‑y_j，j＝1,2,...,N‑1，N为回波波形的采样门总数；y_j+1为第j+1个采样门对应的功率，y_j为第j个采样门对应的功率；步骤3‑2、判断功率差d_j是否大于ε₁，如是，则判定回波波形的上升前缘开始，并转至步骤3‑3；如否，则转入步骤3‑5；j的初始值为1；ε₁的计算公式为：其中，y_i+2为第i+2个采样门对应的功率，y_i为第i个采样门对应的功率；步骤3‑3、判断j是否大于N‑1，如是，则结束；如否，将j值加1作为新的j值，并转入步骤3‑4；步骤3‑4、判断功率差d_j是否小于ε₂，如是，则判定回波波形的上升前缘终止，如否，则转至步骤3‑3；其中，ε₂的计算公式为：其中，y_i+1为第i+1个采样门对应的功率，y_i为第i个采样门对应的功率；步骤3‑5、判断j是否大于N‑1，如是，则结束；如否，将j值加1作为新的j值，并转入步骤3‑2；步骤3‑6、将通过ε₁和ε₂判定出的回波波形上升前缘作为回波波形的主导上升前缘，将该回波波形主导上升前缘的起始采样门记为M₀，终止采样门记为M₁，其中，M₀和M₁均为正整数；步骤3‑7、在步骤3‑6中计算得到的起始采样门和终止采样门前后位置各增加n个偏差采样门，得到主导上升前缘波形中新的起始采样门和新的终止采样门，提取回波波形中该主导上升前缘波形，其中，主导上升前缘波形新的起始采样门为M₀‑n，新的终止采样门为M₁+n；步骤3‑8、对步骤3‑7中提取出的主导上升前缘波形进行重定采样门计算，得到上升前缘的中点该上升前缘的中点为回波重定后的采样门，其中，上升前缘的中点计算公式为：其中，为上升前缘的中点，TL＝α(A‑P₀)+P₀；α为阈值，A为振幅，n为偏差采样门的个数，y_t为第t个采样门对应的功率，P₀为高频噪声，G_k是首个功率值比TL大的采样门，G_k‑1是G_k的前一个采样门；为G_k对应的功率；为G_k‑1对应的功率，M₀‑n≤G_k≤M₁+n+1；M₀为主导上升前缘波形起始的采样门；步骤4、在研究区域内任意选取多条轨迹线中的连续回波数据，使用不同的阈值α对选取的回波数据进行步骤3中的回波重定，利用回波重定后的采样门计算出水位高度WL，并计算出回波重定后的改善值IMP；步骤5、找出步骤4中改善值IMP的最大值，将该改善值IMP最大值对应的阈值α作为最优阈值；步骤6、使用步骤5中的最优阈值重复步骤3中的回波重定，并计算出水位高度；步骤7、对研究区域内的所有水位高度进行后处理：对同一时期和长时间序列中的水位高度奇异值进行剔除，提取出最终的时间序列水位高度；步骤8、对最终的时间序列水位高度进行数据校验，判断数据校验后的精度是否在允许范围内，如是，则转入步骤9；如否，则转至步骤3；步骤9、输出该时间序列水位高度。