[发明专利]星载散射计后向散射系数的检验方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋微波遥感技术领域，具体而言，涉及一种星载散射计后向散射系数的检验方法和装置。

背景技术

海洋表面风场是影响海浪、海流、水团的活跃因子和海洋动力学的基本参数，对全球海洋风场的监测，在沿海地区的防灾减灾，海洋环境保障，以及促进海洋相关科学研究中具有重要意义。卫星搭载的微波散射计(简称卫星散射计或者星载散射计)以其具有全天时、全天候、高时空分辨率，大覆盖范围等特点，已成为全球海面风场最为重要的观测手段。

卫星散射计是一种经过定标的雷达，它向海面主动发射电磁波，并接收经过海面调制的回波信号。雷达回波信号将由发射的电磁波信号以及海面特征共同决定。当海浪波长与雷达发射电磁波波长满足布拉格散射条件时，各波面产生的后向散射电磁波相位相同，从而产生共振，回波能量将主要由产生共振的电磁波决定。在微波散射计的工作频率下，满足布拉格谐振条件的海面波为海表毛细波，海洋表面毛细波的谱密度与海洋表面上的风速直接相关。因此，通过雷达测得的回波信号可获取海面风场的信息。具体的，通过对雷达回波信号的处理，可得出仅与海面情况有关的归一化后向散射系数(NRCS，或σ0)，从散射计测得的σ0可进一步提取出海面风场，海面风场的信息提取过程称为风矢量反演。

具体的，上述根据散射计测量海面回波信号获取海面风场数据的过程中，包括首先对雷达回波信号进行处理，并得出仅与海面情况有关的归一化后向散射系数，然后根据该后向散射系数进一步提取海面风场。因此，后向散射系数的测量是否准确，将直接关系到散射计风场产品的质量。在搭载微波散射计的卫星发射上天之后，为了使星载散射计更好的反演出海面风场数据，有必要对散射计测量获得的后向散射系数进行快速评估。通常情况下，再较大的时空范围内后向散射系数具有均匀分布特征的自然目标，如亚马逊雨林、撒哈拉沙漠等陆地；目前，对散射计测量获得的后向散射系数进行评估的方法是：利用具有均匀分布特征的自然目标，如亚马逊雨林、撒哈拉沙漠等陆地，接收该自然目标反射的回波信号，并计算后向散射系数，用以对后向散射系数进行评估，若在长时间内后向散射系数不变，则认为后向散射系数测量准确；若后向散射系数呈波动变化，则认为后向散射系数测量存在误差。

但是，上述对散射计测量获得的后向散射系数进行评估的方法中，需要一个较长的周期(通常需要数月才能获得足够的样本数据)，其无法满足HY-2A卫星散射计在发射上天之后，需要在数据时间序列较短的条件下实现对后向散射系数的快速评估的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种星载散射计后向散射系数的检验方法和装置，以解决快速准确的评估星载散射计测量的后向散射系数。

第一方面，本发明实施例提供了一种星载散射计后向散射系数的检验方法，方法包括：

获取星载散射计中风矢量单元对应的后向散射系数和后向散射系数的观测几何，以及与后向散射系数及观测几何相匹配的再分析风场数据；其中，观测几何包括：观测方位角和入射角；再分析风场数据包括：风速数据和风向数据；

根据观测几何和与观测几何相匹配的再分析风场数据，计算与观测几何相匹配的相对风向；

根据相对风向，构建获取的后向散射系数的观测样本集；

根据后向散射系数的预设标准样本集，对观测样本集中的后向散射系数进行检验，得到后向散射系数是否准确的检验结果；其中，预设标准样本集中包括多个模型后向散射系数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，获取星载散射计中风矢量单元对应的后向散射系数和后向散射系数的观测几何，以及与后向散射系数及观测几何相匹配的再分析风场数据，包括：

获取星载散射计采集的L2A级数据和L2B级数据，以及再分析海面风场数据；

提取L2B级数据中风矢量单元对应的采集状态信息；采集状态信息包括：经纬度信息、时间信息和沿轨行列号信息；

根据采集状态信息，从L2A级数据中提取风矢量单元对应的后向散射系数及后向散射系数的观测几何；

根据采集状态信息，从再分析海面风场数据中提取与后向散射系数及观测几何相匹配的再分析风场数据。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据观测几何和与观测几何相匹配的再分析风场数据，计算与观测几何相匹配的相对风向，包括：

按照以下公式计算与观测几何相匹配的相对风向：χ＝Φ-φ；其中，χ为相对风向，Φ为再分析风场数据中的风向数据，φ为观测方位角。