基于海洋微波遙感技術(shù)的散射計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及基于海洋微波遙感技術(shù)的散 射計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 使用衛(wèi)星對(duì)地球表面進(jìn)行觀測(cè)已經(jīng)是發(fā)展了多年的技術(shù)，對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星包括地球 資源衛(wèi)星、軍事偵察衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星和測(cè)地衛(wèi)星等。其中的海洋衛(wèi)星就是主要用于海洋水色 色素的探測(cè)，為海洋生物的資源開放利用、海洋污染監(jiān)測(cè)與防治、海岸帶資源開發(fā)、海洋科 學(xué)研究等領(lǐng)域服務(wù)，設(shè)計(jì)發(fā)射的一種人造地球衛(wèi)星。
[0003] 下面對(duì)HY-2衛(wèi)星散射計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，2012年8月發(fā)射的海洋二號(hào)，搭載有我國(guó)第 一個(gè)可業(yè)務(wù)化運(yùn)行的微波散射計(jì)HYS-SCAIHYS-SCAT主要用于全球海面風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)，散射計(jì) 的測(cè)風(fēng)風(fēng)速范圍為4~24m/s，風(fēng)速精度為2m/s或10% ;風(fēng)向測(cè)量范圍為0~360°，風(fēng)向精度 為±20° AY2-SCAT工作頻率為13.256GHz，采用筆形波束圓錐掃描方式，通過筆形波束以固 定仰角圍繞天底方向旋轉(zhuǎn)，在衛(wèi)星平臺(tái)順軌方向的運(yùn)動(dòng)中形成一定的地面覆蓋刈幅。如圖1 所示，衛(wèi)星通常距離地面同樣的高度（如衛(wèi)星距地面H = 963KM)在運(yùn)行，衛(wèi)星所在的飛行軌 道投影到地面也就形成了星下點(diǎn)軌跡(實(shí)際上，衛(wèi)星在每次掃描的時(shí)候，均會(huì)產(chǎn)生星下點(diǎn)坐 標(biāo)這一數(shù)據(jù)，星下點(diǎn)坐標(biāo)也就是衛(wèi)星在掃描時(shí)，投影到地面上的經(jīng)煒度坐標(biāo)，將多次掃描時(shí) 的星下點(diǎn)坐標(biāo)連接成星下點(diǎn)軌跡）；同時(shí)，衛(wèi)星在飛行的時(shí)候會(huì)旋轉(zhuǎn)式的以外波束和內(nèi)波束 的形式進(jìn)行掃描(外波束和內(nèi)波束均以圓周的方式進(jìn)行掃描，如圖中內(nèi)波束掃描形成的圓 周半徑為700KM，外波束掃描形成的圓周半徑為874KM)，從而形成了外波束足印和內(nèi)波束足 印，其中外波束足印和內(nèi)波束足印分別是間隔的采樣，別幅寬度就是指外波束掃描所形成 的圓周的直徑。散射計(jì)系統(tǒng)包括VV和HH兩個(gè)極化方式，分別以不同入射角進(jìn)行觀測(cè)，在平臺(tái) 的運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)同一分辨單元可獲取不同極化方式，不同入射角度的多次測(cè)量結(jié)果(如圖2 中，對(duì)同一個(gè)目標(biāo)分別在1、2、3和4這四個(gè)不同的位置進(jìn)行觀測(cè)，在位置1進(jìn)行的觀測(cè)被稱為 外波束前視，在位置2進(jìn)行的觀測(cè)被稱為內(nèi)波束前視，在位置3的觀測(cè)被稱為內(nèi)波束后視，在 位置4的觀測(cè)被稱為外波束后視），以克服海面風(fēng)場(chǎng)方向反演的多值模糊問題。其中內(nèi)波束 采用HH極化方式，入射角為41°，對(duì)應(yīng)地面足印大小約為23kmX31km，別幅寬度為1400km。外 波束采用VV極化方式，入射角為48°，對(duì)應(yīng)地面足印大小約為25km X 38km，別幅寬度為 1700km。如圖3示出了衛(wèi)星在空間軌道上進(jìn)行掃描的示意圖，圖4中實(shí)處了星下點(diǎn)軌跡和外 波束足印與內(nèi)波束足印的不意圖。
[0004] 下面對(duì)HY-2散射計(jì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，海洋二號(hào)衛(wèi)星散射計(jì)目前可提供的數(shù) 據(jù)產(chǎn)品分為L(zhǎng)1B級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)產(chǎn)品、L2A級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品、L2B級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品和L3級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。
[0005] 其中L1B數(shù)據(jù)文件為以遙測(cè)幀的時(shí)間為順序進(jìn)行存儲(chǔ)的散射計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)。每個(gè)遙 測(cè)幀包括96個(gè)散射計(jì)測(cè)量脈沖，每個(gè)測(cè)量脈沖包括后向散射系數(shù)，每個(gè)脈沖足跡(外波束足 跡和內(nèi)波束足跡)的地理位置、以及用來描述測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量和不確定性等信息的參數(shù)，同 時(shí)該數(shù)據(jù)文件中還包含通過定位系統(tǒng)獲取的星下點(diǎn)軌跡(星下點(diǎn)是衛(wèi)星沒測(cè)發(fā)射脈沖時(shí)的 經(jīng)煒度坐標(biāo)所在的點(diǎn)，星下點(diǎn)軌跡便是由大量星下點(diǎn)所組成的軌跡)的經(jīng)煒度信息。
[0006] L2A產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件包括衛(wèi)星平臺(tái)在一個(gè)空間軌道內(nèi)獲得的每個(gè)雷達(dá)后向散射 sigma0(后向散射系數(shù))測(cè)量值。此外，L2A產(chǎn)品也包含一些與每個(gè)sigmaO測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的輔 助數(shù)據(jù)元素。這些輔助數(shù)據(jù)元素列出了每個(gè)sigmaO測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的位置、質(zhì)量、以及不確定 性等相關(guān)信息。L2A產(chǎn)品中的sigmaO以風(fēng)矢量單元進(jìn)行分組。每一個(gè)風(fēng)矢量單元行對(duì)應(yīng)地面 測(cè)量刈幅的一個(gè)交軌切割。每一個(gè)L2A風(fēng)矢量單元都是一個(gè)25km的正方形。因此，需要1624 個(gè)風(fēng)矢量單元行完成對(duì)地球的一次完整覆蓋。
[0007] L2B產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件，以軌道為單位進(jìn)行組織，即每個(gè)軌道的風(fēng)矢量測(cè)量數(shù)據(jù)構(gòu)成一 個(gè)L2B文件。L2B產(chǎn)品中的每個(gè)數(shù)據(jù)元素都可以通過風(fēng)矢量單元的行、列號(hào)進(jìn)行索引。L2B風(fēng) 矢量單元行的延伸方向與星下線相垂直，列的延伸方向與星下線方向相一致。L2B處理軟件 利用每個(gè)風(fēng)矢量單元中的sigmaO測(cè)量值和方位角、入射角、極化等輔助信息通過反演得到 一組風(fēng)矢量可能解，這些風(fēng)矢量可能解被稱為模糊解，然后再利用模糊去除算法來確定唯 一的風(fēng)矢量解，最后利用DIR算法對(duì)模糊去除算法選出的風(fēng)矢量解作進(jìn)一步優(yōu)化處理。L2B 產(chǎn)品中最多給出4個(gè)風(fēng)速、風(fēng)向模糊解，并按似然值由高到低的順序排列。如圖5所示，風(fēng)矢 量單元是以星下點(diǎn)軌跡(順軌)為基準(zhǔn)，以分別以平行(順軌)和垂直(交軌)于星下點(diǎn)軌跡的 直線，將地球表面分割為多個(gè)單元格，通常每個(gè)單元格均是方形，且大小相同。
[0008] 由于L3級(jí)數(shù)據(jù)的特殊性，在將L2A等類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)3級(jí)數(shù)據(jù)的過程中，即，制 作L3級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品時(shí)，由于重采樣的過程存在問題，而導(dǎo)致得到的L3級(jí)數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)缺值斑點(diǎn) 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供基于海洋微波遙感技術(shù)的散射計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化方法和裝置，以 避免在數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化之后，即重采樣之后，出現(xiàn)缺值斑點(diǎn)的問題。
[0010] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了基于海洋微波遙感技術(shù)的散射計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化方法， 包括：
[0011] 將風(fēng)矢量單元所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，按照所述風(fēng)矢量單元的經(jīng)煒度坐標(biāo)，賦值到經(jīng)煒度 相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格中，所述網(wǎng)格是通過對(duì)海表面網(wǎng)格化所形成的網(wǎng)格群中的網(wǎng)格；
[0012] 遍歷所述網(wǎng)格群中的每個(gè)網(wǎng)格，若查找到數(shù)據(jù)為空的第一目標(biāo)網(wǎng)格，則將第二目 標(biāo)網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)賦值到所述第一目標(biāo)網(wǎng)格;所述第二目標(biāo)網(wǎng)格位于參考區(qū)域內(nèi)；所述 參考區(qū)域?yàn)橐运瞿繕?biāo)網(wǎng)格為中心，預(yù)設(shè)的相關(guān)半徑為半徑所圍成的區(qū)域，所述第二目標(biāo) 網(wǎng)格的數(shù)據(jù)不為空;所述相關(guān)半徑是根據(jù)第一目標(biāo)網(wǎng)格所在的煒度線上，相鄰兩個(gè)網(wǎng)格之 間的球面距離，計(jì)算得到的。
[0013] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所 述將第二目標(biāo)網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)賦值到所述第一目標(biāo)網(wǎng)格包括：
[0014] 若所述參考區(qū)域內(nèi)包含有多個(gè)第二目標(biāo)網(wǎng)格，則分別計(jì)算每個(gè)第二目標(biāo)網(wǎng)格與所 述第一目標(biāo)網(wǎng)格的距離；
[0015] 將與所述第一目標(biāo)網(wǎng)格距離最近的第二目標(biāo)網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)賦值到所述第一目標(biāo) 網(wǎng)格。
[0016] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，還 包括：
[0017] 分別計(jì)算所述網(wǎng)格群中，每個(gè)煒度線所對(duì)應(yīng)的相關(guān)半徑的數(shù)值；
[0018] 根據(jù)每個(gè)所述煒度線和與所述煒度線對(duì)應(yīng)的相關(guān)半徑，建立相關(guān)半徑查找表。
[0019] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所 述將第二目標(biāo)網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)賦值到所述第一目標(biāo)網(wǎng)格包括：
[0020] 在所述相關(guān)半徑查找表中，查找所述第一目標(biāo)網(wǎng)格所在煒度線的相關(guān)半徑；
[0021] 以所述第一目標(biāo)網(wǎng)格為中心，所述第一目標(biāo)網(wǎng)格所在煒度線的相關(guān)半徑為半徑， 確定所述參考區(qū)域；
[0022] 在所述參考區(qū)域內(nèi)查找數(shù)據(jù)不為空的第二目標(biāo)網(wǎng)格；
[0023]將與所述第一目標(biāo)網(wǎng)格的球面距離最近的第二目標(biāo)網(wǎng)格的數(shù)據(jù)賦值到所述第一 目標(biāo)網(wǎng)格。
[0024]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所 述分別計(jì)算所述網(wǎng)格群中，每個(gè)煒度線所對(duì)應(yīng)的相關(guān)半徑的數(shù)值包括：
[0025]分別獲取每個(gè)煒度線的參考距離，所述參考距離是在同一煒度線上，且距離最近 的兩個(gè)網(wǎng)格之間的球面距離；
[0026] 使用如下公式，分別計(jì)算每個(gè)煒度線所對(duì)應(yīng)的相關(guān)半徑R = round(25/L)，其中，R 為相關(guān)半徑，round為球面距離的計(jì)算函數(shù)，L為同一煒度線上，且距離最近的兩個(gè)網(wǎng)格之間 的球面距離。
[0027] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施