[发明专利]一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法

说明书

本发明公开了一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法，该方法包括：基于物理光学模型的后向散射系数，将海面随机高度的结构函数进行四阶近似展开，得到四阶几何光学模型的后向散射系数；由于雷达观测时存在截断效应(即雷达无法看到小于电磁波波长的海浪)，因此定义滤波的斜率方差来代替之前的模型参数，同时考虑海面各向异性和准高斯分布的特性，得到改进的准镜像海面散射模型FGO4；最后将本发明提出的改进模型结合一定的入射角及风速范围应用于海浪准高斯斜率参数反演。通过本发明，提高了小入射角海面散射解析模型的精度，并基于该模型成功反演出了海浪准高斯斜率参数，为其他研究提供更精确的海浪斜率参数。

技术领域

本发明属于小入射角海浪微波遥感技术领域，更具体地，涉及一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法。

背景技术

海洋是一个相当庞大的资源宝库，同时也是国家国防和海防的重要屏障，对于世界的可持续新发展以及和平发展具有重要意义。海浪是一种我们可以最直观观测到的海洋现象，海浪的研究也为海洋研究提供重要参数，对海防事业做出贡献，对海洋经济发展具有重要的意义。海浪斜率是海浪的重要物理参数，是海浪研究的基础，海浪反演的准确度依赖于海浪斜率分布模型的精度。通过对海浪斜率的研究，我们可以更深刻的认识海浪的产生，成长及衰减过程、海浪的传播方式、海面的粗糙度、海气界面的湍流交换过程等，有助于国防、航运、气象预测、港口以及海上石油平台的建设。

目前，针对海浪斜率的研究已有很多，但是已有的海浪斜率分布微波遥感模型并没有同时考虑海浪斜率的高阶参数、曲率效应和小尺度海浪特性被过滤(截止波数)的情况。因此，存在无法反演高阶的海浪斜率参数，或高阶斜率参数反演精度低等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法，提高了小入射角海面散射解析模型的精度，并基于该模型成功反演出了海浪准高斯斜率参数，为其他研究提供更精确的海浪斜率参数，由此解决现有技术中存在的无法反演高阶的海浪斜率参数，或高阶斜率参数反演精度低等问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于改进的准镜像海面散射模型的海浪斜率反演方法，包括以下步骤：

S1、考虑海浪的各向异性和准高斯分布的特性，将海面随机高度的结构函数进行四阶近似展开，引入滤波的曲率方差，得到四阶几何光学模型的后向散射系数；

S2、定义滤波的海浪斜率方差取代四阶几何光学模型中对应的参数，同时考虑海面各向异性和准高斯分布的特性，将滤波的海浪斜率方差表示为逆风向分量和侧风向分量，从而得到改进的准镜像海面散射模型FGO4；

S3、将改进的准镜像海面散射模型FGO4结合目标入射角及风速范围应用于海浪准高斯斜率参数反演，得到精确的海浪准高斯斜率参数。

优选地，所述四阶几何光学模型的后向散射系数为：