一种海洋表面温度估算方法

技术领域

本申请涉及遥感技术领域，尤其涉及一种海洋表面温度估算方法。

背景技术

微波成像仪(MicroWave Radiometer Imager，MWRI)是装载于风云三号卫星(FY-3)极轨系列卫星上的重要遥感仪器，该仪器为10通道双极化微波成像仪器，中心观测频率设置为10.65，18.7，23.8，36.5和89.0GHz，每个频点有垂直(V)和水平(H)两个探测通道，其获取的对地观测亮温数据可用于定量获取大气降水、水汽、海面风速、海温、海冰分布、土壤湿度和陆表温度等地球物理参数信息。

本发明人所著的“FY-3C微波成像仪海面温度产品算法及精度检验”，《遥感学报》2018,Vol.22,Issue(5):1993-2002，DOI:10.11834/jrs.20187217一文中公开了，利用中国FY-3C微波成像仪反演海洋表面温度(SST)的算法。FY-3C MWRI SST产品采用统计算法，首先利用MWRI降水和海冰产品剔除含降水和海冰的像元，之后选择时空间隔0.2h和0.2°离海岸100km以外的FY-3C MWRI观测亮温与浮标观测值进行匹配，再将全球在空间上分为4个纬度带，时间上分为12个月，并分升轨和降轨，分别建立浮标海温观测结果和MWRI亮温之间的统计关系，实现对SST的估算。但是该文并未提及6.9GHz通道的处理。因为FY-3C卫星没有此通道。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种海洋表面温度估算方法。

为实现上述技术目的，本申请采用以下技术方案：

一种海洋表面温度估算方法，包括：

S101：将第一卫星与第二卫星进行时空匹配，得到匹配样本点；

S102：利用在匹配样本点的，第一卫星的各个通道的水平和垂直极化方式的亮温观测值和第二卫星在预设通道的水平和垂直极化方式的亮温观测值，建立用于得到第一卫星在预设通道的水平和垂直极化方式的亮温模拟仿真值的计算关系；

S103：计算第一卫星的海洋表面温度的反演模型的回归系数；

S104：基于反演模型，利用第一卫星的各个通道的水平和垂直极化方式的亮温观测值以及计算关系，进行第一卫星的海洋表面温度实时反演，得到海洋表面温度的反演值。

其中较优地，步骤S101中，在空间上预设间隔距离，在时间上预设间隔时间，获得第一卫星和第二卫星进行时空匹配后的匹配样本点。

其中较优地，步骤S102中，输入第一卫星在匹配样本点的各个频率通道的水平和垂直的极化方式的亮温观测值，及第二卫星在匹配样本点的在预设频率通道的水平和垂直的极化方式的亮温观测值，利用神经网络的计算方法，建立计算关系。

其中较优地，步骤S104中，实时反演包括：

实时根据第一卫星观测的在多个频率通道的水平和垂直极化方式的亮温观测值，以及根据计算关系得到的第一卫星在预设频率通道的亮温模拟仿真值，基于反演模型，实时计算海洋表面温度的反演值。

其中较优地，在步骤S103中，基于下式计算反演模型的回归系数：

t

(对于6.9、10.65、18.7、36.5GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

t

(对于23.8GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

其中，SST

其中较优地，基于步骤S102中的计算关系，实时计算亮温模拟仿真值，并作为第一卫星在预设频率通道的亮温值，与第一卫星在各个频率通道的水平和垂直极化方式的亮温观测值，代入回归模型，计算回归系数。

其中较优地，重复步骤S104，直接利用反演模型，实时计算海洋表面温度的反演值。

其中较优地，在S104步骤中，反演模型如下：

t

(对于6.9、10.65、18.7、36.5GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

t

(对于23.8GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

在上述公式中，SST是实时计算的海洋表面温度，i表示频率通道，T

其中较优地，预设频率通道是对海洋表面温度敏感的通道。

本申请具有以下技术效果：利用于第二卫星在预设通道6.9GHz的亮温观测值，通过模拟仿真方法得到第一卫星在预设通道的亮温模拟仿真值，用于实时计算MWRI SST反演值，提高了MWRI SST反演精度，较优地解决了第一卫星搭载的MWRI缺乏对SST敏感的通道的问题。

附图说明

图1为根据本申请一些实施例的一种海洋表面温度估算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请的技术内容进行详细具体的说明。

由于风云三号卫星装载的MWRI缺乏对SST敏感的6.9GHz通道，但是美国的Aqua卫星搭载的AMSR-2拥有6.9GHz、7.3GHz、10.65GHz、18.7GHz、23.8GHz、36.5GHz和89GHz共7个频率通道。因此，本发明将风云三号卫星与Aqua卫星进行时空匹配，采用神经网络计算方法，利用匹配后的风云三号卫星的MWRI的各通道的亮温值，来模拟仿真6.9GHz通道的亮温值。通过引入模拟仿真的6.9GHz通道亮温值，利用回归模型，来提高风云三号卫星MWRI的SST的反演精度。本申请以风云三号卫星为例，介绍了FY3C MWRI的SST反演方法。但是，本申请并不受此限制，该方法对FY3B、FY3D及FY3F等卫星也同样适用。

图1为本实施例的海洋表面温度估算方法的流程图，具体包括以下步骤。

S101，将第一卫星与第二卫星进行时空匹配

在此，首先在空间上预设间隔距离，在时间上预设间隔时间，获得时空匹配后的匹配样本点。例如，预设距离(空间分辨率)为5公里、10公里、20公里等，上述预设时间为每10分钟，或者每12分钟等。获得第一卫星(在本实施例中为风云3号卫星)在匹配样本点的在10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz通道的水平和垂直两种极化方式的亮温值，及第二卫星(例如美国的Aqua卫星)在匹配样本点的预设频率通道的亮温值。

时空匹配是指两颗卫星观测同一地点的时间间隔和距离间隔限制在一定范围内。

在步骤S101中，前述预设频率通道为6.9GHz通道，这是由于在第一卫星(风云3号)搭载的MWRI中没有这个通道，所以需要通过第二卫星(美国的Aqua卫星)搭载的先进微波扫描辐射仪获得。

S102，利用匹配样本点的第一卫星在多个频率通道的亮温观测值和第二卫星在预设频率通道的亮温观测值，建立用于得到第一卫星在预设频率通道的水平和垂直极化方式的亮温模拟仿真值的计算关系

输入第一卫星在匹配样本点的，在多个频率通道10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz的水平和垂直的极化方式的亮温观测值，及第二卫星(例如美国的Aqua卫星)在匹配样本点的在预设频率通道(6.9GHz)的水平和垂直的极化方式的亮温观测值，利用神经网络的计算方法，建立用于得到第一卫星在6.9GHz通道的水平和垂直极化方式的亮温模拟仿真值的计算关系。

利用该计算关系，基于第一卫星在各个通道(没有6.9GHz通道)的亮温观测值就能得到第一卫星在6.9GHz通道的水平和垂直极化方式的亮温模拟仿真值。这样，就能得到第一卫星在所有通道(含6.9GHz通道)的亮温值，其中在6.9GHz通道的是亮温模拟仿真值，在其余通道的是亮温观测值。

S103，计算所述第一卫星的海洋表面温度的反演模型的回归系数

基于上一步骤中得到的第一卫星在所有通道的水平和垂直极化方式的亮温值，将其与浮标观测值进行时空匹配，空间距离为5公里、10公里、20公里等，时间间隔为每10分钟，或者每12分钟等，得到各个匹配样本点的亮温值和浮标观测值，再计算得到以下公式中的回归系数：

t

(对于6.9、10.65、18.7、36.5GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

t

(对于23.8GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

在上述公式中，SST

利用S102得到的计算关系，基于第一卫星在各个通道(10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz)的水平和垂直极化方式的亮温值观测值，得到亮温模拟仿真值，作为第一卫星在6.9GHz的水平和垂直极化方式的亮温模拟仿真值。将第一卫星在各个通道(10.65GHz，18.7GHz，23.8GHz，36.5GHz)的亮温观测值和在6.9GHz通道的亮温模拟仿真值代入上述公式，基于根据浮标观测值得到的SST

S104，进行第一卫星SST实时反演

实时根据第一卫星微波成像仪观测的10.65，18.7，23.8，36.5GHz水平和垂直极化方式的亮温观测值，及根据步骤S102中的计算关系得到的第一卫星在6.9GHz的水平和垂直极化方式的亮温模拟仿真值，基于下述公式，实时计算SST值，从而对第一卫星的SST值进行实时反演。此时因为回归系数已确定，所以可以直接使用下述公式进行实时计算，得到SST反演值。

t

(对于6.9、10.65、18.7、36.5GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

t

(对于23.8GHz通道的垂直或水平极化方式的亮温值)

在上述公式中，SST是实时计算的海洋表面温度，i表示频率通道，T

通过以上方法，解决了第一卫星没有预设频率的通道，例如对SST敏感的6.9GHz通道的问题。借助具备该预设频率通道的第二卫星观测的亮温值，来提高第一卫星的SST反演精度。

在此需要说明的是，本发明并不限于利用上述回归模型来计算SST，也可以采用其他计算模型；而且，本发明也可以适用于各种利用亮温值来反演计算SST的方法。这些变化均在本发明的保护范围内。

上面对本申请进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本申请实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本申请专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。