降雨情形下风矢量反演的象元筛选、滤波方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选、滤波方法和系统，其象元筛选方法包括步骤：纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积；根据获取到的由风场引起后的风向散射截面积来确定降雨情形下风矢量反演中的象元的各模糊解以及各模糊解的总灰度值；找出与数值风场数据最接近的目标模糊解；判断目标模糊解的总灰度值是否大于预设的灰度阈值；若是，对象元作一标记；其滤波方法包括步骤：采用本发明专利技术的筛选方法对降雨情形下风矢量反演中的象元进行筛选。由于筛选过程中纠正降雨对散射计观测信号的干扰，且可有效剔除风矢量反演误差较大的象元，可以有助于提高风矢量反演精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋遥感领域，特别是涉及一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选、滤波方法和系统。
技术介绍
海风是作用在海洋表层的重要动力因子，驱动着海洋从海面波到深层洋流系统的各种尺度的海洋运动，小则形成海洋波浪，大则推动洋流发展。海风通过调节海水与大气之间的热量、水汽和化学物质的交换，来调整海-气耦合作用，维持全球和区域气候模式，该耦合作用对全球和区域气候有重要影响，甚至能引起全球环境的变化，如厄尔尼诺现象。而且，海风可以纳入到区域或全球的数值天气预报系统，提高天气预报的能力。因此，获得高精度、高时空分辨率的海风数据对于海洋动力学、气象、气候学研究和人类合理利用风能资源具有十分重要的科研价值和现实意义。海面风场的常规观测系统主要通过船舶、海上浮标及沿岸站等。对于覆盖全球面积70％的海洋而言，常规手段获得的风场资料十分有限而且花费巨大。卫星遥感技术为海面风场的测量提供了一个全新的手段，它具有覆盖面广、观测连续、受天气影响小等优点，已经进入业务化运行。能够提供全球海面风场信息的星载传感器包括散射计、微波辐射计、合成孔径雷达(SAR)、卫星高度计，但只有散射计能大范围同时提供包括风速大小和风向在内的完整的风矢量信息。散射计反演风场分为三个个步骤：第一步，建立地球物理模型函数(geophysical model function，GMF)，第二步，由地球物理模型函数反演得到2-4个模糊解，第三步，采用圆中数滤波方法去除模糊解，得到唯一的真解。圆中数滤波算法有效运行的前提条件是滤波窗口中的风矢量误差比较大(风向反演误差大于45度)的象元数目不能超过一半。由于SeaWinds散射计的观测特点(圆盘天线旋转式扫描)，使得该散射计星下点区域模糊解的反演误差(反演步骤中的第二步)整体较大，因而在使用圆中数滤波算法时，滤波窗口中反演误差较大的象元数目往往超过一半，使得圆中数滤波效果不佳，使得最终反演误差偏高。目前的风矢量反演算法能够很好地解决大部分情形下(95％)的海面风矢量反演任务，但是仍然存在反演误差比较大的情形：降雨、近海岸风场以及高风速情形。其中降雨造成的风矢量反演误差增大占主要部分(约4％)，同时，发生台风时高风速下往往伴随着降雨，因此，研究降雨情形下的风矢量反演算法有助于进一步降低传统反演算法的误差，并对台风路径监测具有一定的指示作用，为沿海地区防灾减灾提供科学依据。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选、滤波方法和系统，可以有助于提高风矢量反演精度。本专利技术的这一目的通过如下技术方案实现：一种降雨情形下风矢量反演方法，包括如下步骤：纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积；根据获取到的由风场引起后的风向散射截面积来确定降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的象元的各模糊解以及各所述模糊解的总灰度值；将各所述模糊解与数值风场数据进行对比，找出与数值风场数据最接近的目标模糊解；判断所述目标模糊解的总灰度值是否大于预设的灰度阈值；若是，对所述象元作一标记。一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选系统，包括：纠正模块，用于纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积；处理模块，用于根据获取到的由风场引起后的风向散射截面积来确定降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的象元的各模糊解以及各所述模糊解的总灰度值；对比模块，用于将各所述模糊解与数值风场数据进行对比，找出与数值风场数据最接近的目标模糊解；第一判断模块，用于判断所述目标模糊解的总灰度值是否大于预设的灰度阈值；标记模块，用于在所述第一判断模块的判断结果为是时，对所述象元作一标记。根据上述本专利技术的方案，其是首先纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积，再根据获取到的由风场引起后的风向散射截面积来确定降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的象元的各模糊解及其相应的总灰度值，然后通过将各模糊解与数值风场数据进行对比获得目标模糊解，判断该目标模糊解的总灰度值是否大于预设的灰度阈值，若是，对象元作一标记。降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的各象元都可以按照这种方式进行筛选，最后得到的有标记的象元即为筛选出的反演误差较小的象元，可以基于这些象元进行圆中数滤波，由于筛选过程中纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积，且可有效剔除风矢量反演误差较大的象元，从而较大程度地提高了圆中数滤波算法的精度，即，提高了降雨情形下最终的风矢量反演精度。本专利技术的另一目的在于提供一种降雨情形下风矢量反演的滤波方法和系统，可以有助于提高风矢量反演精度。本专利技术的这一目的通过如下技术方案实现：一种降雨情形下风矢量反演的滤波方法，包括如下步骤：采用如上所述的降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法对降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的象元进行筛选；选取滤波窗口，获取该滤波窗口中的有标记的象元数目；判断所述象元数目是否大于预设的象元数阈值；若是，则对滤波窗口中的有标记的象元进行圆中数滤波，获得所述滤波窗口的风矢量；若否，则根据L2B数据的获得所述滤波窗口的风矢量。一种降雨情形下风矢量反演的滤波系统，包括如上所述的降雨情形下风矢量反演的象元筛选系统，还包括：选取模块，用于选取滤波窗口，获取该滤波窗口中的有标记的象元数目；第二判断模块，用于判断所述象元数目是否大于预设的象元数阈值；滤波模块，用于在所述第二判断模块的判断结果为是时，对滤波窗口中的有标记的象元进行圆中数滤波，获得所述滤波窗口的风矢量，在所述第二判断模块的判断结果为否时，根据L2B数据的获得所述滤波窗口的风矢量。根据上述本专利技术的方案，其是首先采用如上所述的降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法对降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的象元进行筛选，再选取滤波窗口，获取该滤波窗口中的有标记的象元数目，判断所述象元数目是否大于预设的象元数阈值，若是，则对滤波窗口中的有标记的象元进行圆中数滤波，获得所述滤波窗口的风矢量，若否，则根据L2B数据的获得所述滤波窗口的风矢量，由于筛选过程中纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积，且可有效剔除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向散射截面积；根据获取到的由风场引起后的风向散射截面积来确定降雨情形下SeaWinds散射计星下点风矢量反演中的象元的各模糊解以及各所述模糊解的总灰度值；将各所述模糊解与数值风场数据进行对比，找出与数值风场数据最接近的目标模糊解；判断所述目标模糊解的总灰度值是否大于预设的灰度阈值；若是，对所述象元作一标记。

【技术特征摘要】
1.一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法，其特征在于，包括如下步
骤：
纠正降雨对散射计观测信号的干扰，获取较准确的由风场引起的雷达后向
散射截面积；
根据获取到的由风场引起后的风向散射截面积来确定降雨情形下SeaWinds
散射计星下点风矢量反演中的象元的各模糊解以及各所述模糊解的总灰度值；
将各所述模糊解与数值风场数据进行对比，找出与数值风场数据最接近的
目标模糊解；
判断所述目标模糊解的总灰度值是否大于预设的灰度阈值；
若是，对所述象元作一标记。
2.根据权利要求1所述的降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法，其特征
在于，确定模糊解的总灰度值的方式包括如下步骤：
获取所述象元的纠正后的观测值在风矢量解空间中的各交点密集区域；
分别对各所述交点密集区域进行像素划分，并确定落入每个像素中的交点
个数；
分别根据所述交点个数确定各所述交点密集区域对应的椭圆的面积以及各
所述交点密集区域中的交点总个数，其中，所述椭圆用于囊括所述交点密集区
域中的交点；
根据所述交点总个数与所述面积的比值确定各所述模糊解的总灰度值。
3.根据权利要求2所述的降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法，其特征
在于，所述根据所述交点个数确定用于所述交点密集区域对应的椭圆的面积以
及所述交点密集区域的交点总个数的步骤包括步骤：
根据a=(2[μ20+μ02+(μ20-μ02)2+4μ112]μ00)12,b=(2[μ20+μ02-(μ20-μ02)2+4μ112]μ00)12]]>确定所述椭圆的长轴和短轴，并根据所述长轴和所述短轴确定所述面积；
根据μ00＝∑∑f(x，y)确定所述交点总个数；
其中，μ20、μ02、μ11通过μpq=ΣΣ(x-x‾)p(y-y‾)qf(x,y)]]>p，q＝0，1，2确定，x、y
分别为像素中心点的横坐标、纵坐标，f(x，y)为落入像素中的交点个数，为像素的加权重心的横、纵坐标，a、b分别表示所述椭圆的长轴和短轴，μ00表
示所述交点总个数。
4.根据权利要求1所述的降雨情形下风矢量反演的象元筛选方法，其特征
在于，所述灰度阈值为3。
5.一种降雨情形下风矢量反演的滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：
采用如权利要求1至4之一所述的方法对降雨情形下SeaWinds散射计星下
点风矢量反演中的象元进行筛选；
选取滤波窗口，获取该滤波窗口中的有标记的象元数目；
判断所述象元数目是否大于预设的象元数阈值；
若是，则对滤波窗口中的有标记的象元进行圆中数滤波，获得所述滤波窗
口的风矢量；
若否，则根据L2B数据的获得所述滤波窗口的风矢量。
6.一种降雨情形下风矢量反演的象元筛选系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德辉，吴波，
申请(专利权)人：广州中海达卫星导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44