本文主要研究内容
作者张兰杰（2019）在《基于星载主被动微波盐度计的海面盐度反演方法研究》一文中研究指出：海洋盐度是联系全球水循环和海洋环流的重要动力学参数。2015年,我国首次提出了海洋盐度探测卫星计划,用于完成对全球海面盐度的观测。主被动微波盐度计(MICAP)是海洋盐度探测卫星上计划搭载的有效载荷之一。借鉴SMOS和Aquarius/SAC-D卫星的技术经验,MICAP首次采用了L/C/K多频段一维综合孔径辐射计和L波段数字波数合成散射计相结合的技术方案,具有多频段主被动联合探测的能力,目前国内外尚无载荷具备此能力。考虑到仪器配置不同,现存的海面盐度反演算法都无法直接用于MICAP的海面盐度反演。为此,本文开展了无降雨情况下的MICAP海面盐度物理反演算法和机器学习反演方法的研究,并结合国外卫星实测数据验证了本文所提算法的有效性,以期为未来我国海洋盐度卫星的应用提供相应的理论和算法支撑。首先,基于微波辐射传输方程和地物模式函数,建立了MICAP海面盐度反演算法所涉及的粗糙海面辐射亮温和后向散射系数模型。通过对比不同海水相对介电常数模型的差异及其对平静海面辐射亮温的影响,选择了适用于MICAP的海水介电常数模型,建立了MICAP的L/C/K波段粗糙海面辐射亮温模型。结合外推法和PALSAR的地物模式函数获得了43°-55°大入射角的后向散射系数,建立了MICAP的L波段外推地物模式函数。同时,分析了不同海浪谱模型及有无泡沫对L波段粗糙海面辐射亮温的影响,为海浪谱和泡沫模型的选择提供参考。其次,基于建立的粗糙海面辐射亮温模型、后向散射系数模型、L/C/K波段无降雨大气衰减模型以及宇宙辐射和法拉第旋转修正方法,针对无降雨情况,提出了一种适用于MICAP的多频段、多入射角主被动联合海面盐度物理反演算法。使用蒙特卡罗仿真方法,验证了所提算法的反演精度,评估了MICAP反演海面参数的性能。仿真结果表明,卫星单次过境时,在中低纬度,所提算法获得的海面盐度、温度和风速的均方根误差分别为0.6 psu、1.2℃和0.8 m/s。假设接收机的稳定度近似等于仪器的灵敏度,在中低纬度,使用所提算法获得的月平均(30天和200 km×200 km时空平均)海面盐度均方根误差小于0.13 psu。此外,还对比了MICAP不同频段配置对海面参数反演精度的影响。比较发现,使用不包含23.8 GHz频段配置反演的海面盐度、温度和风速均方根误差分别为0.6 psu、1.2℃和0.9 m/s。可见,在无降雨情况下,23.8 GHz频段的有无对海面盐度、温度和风速的反演精度影响较小,为MICAP频段配置的优化提供了参考。再次,使用Aquarius和AMSR2测量数据及相关辅助数据构建了算法验证数据集,验证了所提算法用于实测数据的有效性。在反演之前,使用建立的正演模型模拟了L/C/K波段的辐射亮温,并基于回归方法修正了测量亮温和模拟亮温之间的系统偏差。结果表明,相比于斯克里普斯海洋学研究所的Argo盐度插值数据以及遥感系统的AMSR2的温度、风速和云液水产品,所提算法获得的海面盐度、温度、风速和云液水的均方根误差分别约为0.61 psu、0.73℃、0.90 m/s和0.038 mm,证明了所提算法的可行性和合理性。同时,也说明了所提算法具有同步反演多个海气参数的能力。最后,将机器学习中的深度神经网络、高斯过程回归、支持向量机回归和核岭回归引入到海面盐度和风速的反演中,并使用Aquarius卫星在中国南海的测量数据和相关辅助数据验证了机器学习海面参数反演方法的可行性,对比了四种机器学习方法获得的海面盐度和风速的反演精度。进而,比较了深度神经网络反演方法和Aquarius两种物理算法获得的海面盐度反演结果。通过比较发现,相比于HYCOM的盐度,深度神经网络方法获得的海面盐度偏差和均方根误差均小于两种物理算法;相比于斯克里普斯海洋学研究所的月Argo盐度插值数据,深度神经网络方法获得的盐度均方根误差小于两种物理算法;相比于Argo浮标的盐度,深度神经网络方法获得的盐度均方根误差小于CAP算法,偏差小于两种物理算法。但深度神经网络方法对参考样本的质量和样本数量的依赖性较大,对小样本数据的反演精度不理想。
Abstract
hai xiang yan du shi lian ji quan qiu shui xun huan he hai xiang huan liu de chong yao dong li xue can shu 。2015nian ,wo guo shou ci di chu le hai xiang yan du tan ce wei xing ji hua ,yong yu wan cheng dui quan qiu hai mian yan du de guan ce 。zhu bei dong wei bo yan du ji (MICAP)shi hai xiang yan du tan ce wei xing shang ji hua da zai de you xiao zai he zhi yi 。jie jian SMOShe Aquarius/SAC-Dwei xing de ji shu jing yan ,MICAPshou ci cai yong le L/C/Kduo pin duan yi wei zeng ge kong jing fu she ji he Lbo duan shu zi bo shu ge cheng san she ji xiang jie ge de ji shu fang an ,ju you duo pin duan zhu bei dong lian ge tan ce de neng li ,mu qian guo nei wai shang mo zai he ju bei ci neng li 。kao lv dao yi qi pei zhi bu tong ,xian cun de hai mian yan du fan yan suan fa dou mo fa zhi jie yong yu MICAPde hai mian yan du fan yan 。wei ci ,ben wen kai zhan le mo jiang yu qing kuang xia de MICAPhai mian yan du wu li fan yan suan fa he ji qi xue xi fan yan fang fa de yan jiu ,bing jie ge guo wai wei xing shi ce shu ju yan zheng le ben wen suo di suan fa de you xiao xing ,yi ji wei wei lai wo guo hai xiang yan du wei xing de ying yong di gong xiang ying de li lun he suan fa zhi cheng 。shou xian ,ji yu wei bo fu she chuan shu fang cheng he de wu mo shi han shu ,jian li le MICAPhai mian yan du fan yan suan fa suo she ji de cu cao hai mian fu she liang wen he hou xiang san she ji shu mo xing 。tong guo dui bi bu tong hai shui xiang dui jie dian chang shu mo xing de cha yi ji ji dui ping jing hai mian fu she liang wen de ying xiang ,shua ze le kuo yong yu MICAPde hai shui jie dian chang shu mo xing ,jian li le MICAPde L/C/Kbo duan cu cao hai mian fu she liang wen mo xing 。jie ge wai tui fa he PALSARde de wu mo shi han shu huo de le 43°-55°da ru she jiao de hou xiang san she ji shu ,jian li le MICAPde Lbo duan wai tui de wu mo shi han shu 。tong shi ,fen xi le bu tong hai lang pu mo xing ji you mo pao mo dui Lbo duan cu cao hai mian fu she liang wen de ying xiang ,wei hai lang pu he pao mo mo xing de shua ze di gong can kao 。ji ci ,ji yu jian li de cu cao hai mian fu she liang wen mo xing 、hou xiang san she ji shu mo xing 、L/C/Kbo duan mo jiang yu da qi cui jian mo xing yi ji yu zhou fu she he fa la di xuan zhuai xiu zheng fang fa ,zhen dui mo jiang yu qing kuang ,di chu le yi chong kuo yong yu MICAPde duo pin duan 、duo ru she jiao zhu bei dong lian ge hai mian yan du wu li fan yan suan fa 。shi yong meng te ka luo fang zhen fang fa ,yan zheng le suo di suan fa de fan yan jing du ,ping gu le MICAPfan yan hai mian can shu de xing neng 。fang zhen jie guo biao ming ,wei xing chan ci guo jing shi ,zai zhong di wei du ,suo di suan fa huo de de hai mian yan du 、wen du he feng su de jun fang gen wu cha fen bie wei 0.6 psu、1.2℃he 0.8 m/s。jia she jie shou ji de wen ding du jin shi deng yu yi qi de ling min du ,zai zhong di wei du ,shi yong suo di suan fa huo de de yue ping jun (30tian he 200 km×200 kmshi kong ping jun )hai mian yan du jun fang gen wu cha xiao yu 0.13 psu。ci wai ,hai dui bi le MICAPbu tong pin duan pei zhi dui hai mian can shu fan yan jing du de ying xiang 。bi jiao fa xian ,shi yong bu bao han 23.8 GHzpin duan pei zhi fan yan de hai mian yan du 、wen du he feng su jun fang gen wu cha fen bie wei 0.6 psu、1.2℃he 0.9 m/s。ke jian ,zai mo jiang yu qing kuang xia ,23.8 GHzpin duan de you mo dui hai mian yan du 、wen du he feng su de fan yan jing du ying xiang jiao xiao ,wei MICAPpin duan pei zhi de you hua di gong le can kao 。zai ci ,shi yong Aquariushe AMSR2ce liang shu ju ji xiang guan fu zhu shu ju gou jian le suan fa yan zheng shu ju ji ,yan zheng le suo di suan fa yong yu shi ce shu ju de you xiao xing 。zai fan yan zhi qian ,shi yong jian li de zheng yan mo xing mo ni le L/C/Kbo duan de fu she liang wen ,bing ji yu hui gui fang fa xiu zheng le ce liang liang wen he mo ni liang wen zhi jian de ji tong pian cha 。jie guo biao ming ,xiang bi yu si ke li pu si hai xiang xue yan jiu suo de Argoyan du cha zhi shu ju yi ji yao gan ji tong de AMSR2de wen du 、feng su he yun ye shui chan pin ,suo di suan fa huo de de hai mian yan du 、wen du 、feng su he yun ye shui de jun fang gen wu cha fen bie yao wei 0.61 psu、0.73℃、0.90 m/she 0.038 mm,zheng ming le suo di suan fa de ke hang xing he ge li xing 。tong shi ,ye shui ming le suo di suan fa ju you tong bu fan yan duo ge hai qi can shu de neng li 。zui hou ,jiang ji qi xue xi zhong de shen du shen jing wang lao 、gao si guo cheng hui gui 、zhi chi xiang liang ji hui gui he he ling hui gui yin ru dao hai mian yan du he feng su de fan yan zhong ,bing shi yong Aquariuswei xing zai zhong guo na hai de ce liang shu ju he xiang guan fu zhu shu ju yan zheng le ji qi xue xi hai mian can shu fan yan fang fa de ke hang xing ,dui bi le si chong ji qi xue xi fang fa huo de de hai mian yan du he feng su de fan yan jing du 。jin er ,bi jiao le shen du shen jing wang lao fan yan fang fa he Aquariusliang chong wu li suan fa huo de de hai mian yan du fan yan jie guo 。tong guo bi jiao fa xian ,xiang bi yu HYCOMde yan du ,shen du shen jing wang lao fang fa huo de de hai mian yan du pian cha he jun fang gen wu cha jun xiao yu liang chong wu li suan fa ;xiang bi yu si ke li pu si hai xiang xue yan jiu suo de yue Argoyan du cha zhi shu ju ,shen du shen jing wang lao fang fa huo de de yan du jun fang gen wu cha xiao yu liang chong wu li suan fa ;xiang bi yu Argofu biao de yan du ,shen du shen jing wang lao fang fa huo de de yan du jun fang gen wu cha xiao yu CAPsuan fa ,pian cha xiao yu liang chong wu li suan fa 。dan shen du shen jing wang lao fang fa dui can kao yang ben de zhi liang he yang ben shu liang de yi lai xing jiao da ,dui xiao yang ben shu ju de fan yan jing du bu li xiang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)的张兰杰，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)2019-07-24论文，是一篇关于主被动微波遥感论文,海面盐度论文,海面风速论文,反演方法论文,中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)2019-07-24论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)2019-07-24论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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