粗糙海面代价函数多参量遥感反演研究

论文摘要

受海洋和大气等环境参量的影响，传统理论模式已不能准确的反演海表盐度和温度等参数。近来，一种新的半经验双参数模式（model-2P）反演粗糙海面盐度可以获得较好的精度。在此基础上，采用基于贝叶斯统计方法的代价函数（cost function）可以更好的反演海表盐度（SSS）。利用两种代价函数方法（非限制性代价函数和限制性代价函数），首先研究了L波段代价函数联合反演粗糙海表的盐度和温度等参数的特性。结果表明，在低温低盐海域，非限制性代价函数对海表盐度等参数不敏感而对海表温度相对较敏感，导致海表盐度反演误差较大。对于限制性代价函数，虽然提高了低温盐海域代价函数对海表盐度等参数的敏感性，但是却降低了反演结果的稳定性，且参数限制部分引入的反演误差很难消除。因此,在低温盐海域,非限制性代价函数适合盐度反演,并且具有较好的稳定性。在观测亮温资料（或模拟的亮温）处理方面，探讨了不同平均方法对盐度精度的影响，如：两种不同平均方法：a)先把模拟的亮温值求平均，再用代价函数反演海表盐度；b)先用代价函数反演海表盐度，再把所得盐度值求平均。结果表明，对高温高盐海表，盐度反演误差较小，两种方法的反演结果基本相同，亮温与盐度主要表现为线性关系；而在低温低盐海表条件下，盐度反演误差相对较大，亮温和海表盐度之间主要表现为非线性关系。采用方法a反演海表盐度的误差总体上明显小于方法b的反演误差，即方法a较好。在低温盐海域,对于L波段非限制性代价函数反演海表盐度时误差较大的情况，本文分析了粗糙海面L和C双波段多极化遥感亮温对海表盐度、温度、风速和有效波高等参数的敏感性以及L和C双波段多极化的代价函数收敛特性，建立了反演海表盐度、温度、风速和有效波高等多参数的L和C双波段多极化代价函数模式。双波段遥感模式分析结果表明：1)、对于双参数反演，采用L和C双波段垂直极化代价函数模式，可以获得较好的海表盐度和温度反演结果。2)、L波段垂直极化和C波段水平极化代价函数模式可联合反演海表盐度和风速。3)、对于三参数联合反演，采用L波段垂直极化和C波段的双极化模式，能够联合反演盐度、温度和风速。4)、由于L波段亮温对有效波高的敏感性较低（C波段经验模式不含有效波高），使得有效波高反演误差较大，L和C波段经验模式不适合反演有效波高。为了定量分析L和C双波段代价函数的多参量遥感反演结果，本文采用加性噪音模拟亮温方法，对上述L和C双波段多极化模式的盐度、温度和风速等参数联合反演误差进行了分析，均得出较好的结果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 海表盐度遥感反演的意义
• 1.2 海表盐度遥感的历史和现状
• 1.2.1 固定平台观测
• 1.2.2 航空遥感观测
• 1.2.3 卫星遥感观测
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 海洋盐度遥感反演原理及方法
• 2.1 海水盐度的定义：
• 2.2 海水盐度微波遥感原理
• 2.3 海水盐度反演算法
• 第三章 粗糙海面 L 波段盐度遥感反演分析
• 3.1 L 波段盐度遥感反演的研究背景
• 3.2 粗糙海面 L 波段代价函数模式分析
• 3.3 粗糙海面 L 波段代价函数模式盐度遥感反演
• 3.3.1 L 波段代价函数双参数联合反演海表盐度和温度
• 3.3.2 L 波段代价函数双参数联合反演海表盐度和风速
• 3.3.3 L 波段代价函数双参数联合反演海表盐度和有效波高
• 3.3.4 L 波段代价函数三参数联合反演分析
• 3.4 定量分析 L 波段代价函数的盐度和温度双参数反演
• 3.5 本章结论
• 第四章 粗糙海面 L/C 双波段盐度遥感反演分析
• 4.1 粗糙海面 L/C 双波段代价函数模式的研究背景
• 4.2 粗糙海面 L/C 双波段代价函数模式的建立
• 4.3 L/C 双波段模式中各参量的敏感性分析
• 4.3.1 L/C 双波段代价函数模式中海表盐度的敏感性分析
• 4.3.2 L/C 双波段代价函数模式中海表温度的敏感性分析
• 4.3.3 L/C 双波段代价函数模式中风速和有效波高的敏感性分析
• 4.4 L/C 双波段优化模式海表参量反演分析
• 4.4.1 L/C 双波段优化模式联合反演海表盐度和温度
• 4.4.2 L/C 双波段优化模式联合反演海表盐度和风速
• 4.4.3 L/C 双波段优化模式联合反演海表盐度、温度和风速
• 4.5 L/C 双波段优化模式联合反演海表参量的定量分析
• 4.5.1 定量分析方法
• 4.5.2 L/C 双波段优化模式联合反演海表盐度和温度
• 4.5.3 L/C 双波段优化模式联合反演海表盐度和风速
• 4.5.4 L/C 双波段优化模式联合反演海表盐度、温度和风速
• 4.6 盐度敏感波段分析
• 4.7 0.3GHz 波段和 C 波段优化模式联合反演海表参量分析
• 4.8 本章结论
• 本文结论、创新及研究展望
• 参考文献
• 发表文章目录