一种海表盐度反演方法和装置与流程

技术特征：

1.一种海表盐度反演方法，其特征在于，包括：

模拟大气层顶亮温，得到所述预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值；

通过预设的所述L波段、所述C波段和所述K波段微波辐射计以及L波段散射计，分别获取大气层之上的电离层顶的所述L波段、所述C波段和所述K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值；

根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值，进行海表盐度反演计算，得到多个海表反演参数，其中，所述多个海表反演参数包括：盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，模拟大气层顶亮温，得到所述预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下的大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值，包括：

通过设置的海表预设参数，在预设的多角度辐射和散射模型下，对大气层顶亮温进行模拟，其中，所述海表预设参数包括：预设盐\t度、预设海表温度、预设风向、预设风速、预设大气水汽含量和预设云液水含量；

通过微波辐射计测量得到的L波段第3斯托克斯参数，对模拟出的大气层顶亮温进行修正，得到所述大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过微波辐射计测量L波段的第3斯托克斯参数，对模拟出的大气层顶亮温进行修正，得到所述大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值，包括：

对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值，进行海表盐度反演计算，得到多个海表反演参数，包括：

根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值，进行反演代价函数迭代计算，得到多个反演迭代参数；

从得到的所述多个反演迭代参数中选择使得所述反演代价函数最小的反演迭代参数作为海表反演最终值；

将得到所述海表反演最终值的盐度参数、海表温度参数、风速参数、风向参数、水汽含量参数和云液水含量参数分别确定为所述海表反演参数中的所述盐度反演参数、所述海表温度反演参数、所述风速反演参数、所述风向反演参数、所述大气水汽含量反演参数和所述云液水含量反演参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值，进行反演代价函数迭代计算，得到多个反演迭代参数，包括：

当通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时，利用以下公式1进行迭代计算：

或者

当通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时，利用以下公式2进行迭代计算：

或者

当通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时，利用以下公式3进行迭代计算：

χ 2 = Σ p = V , H ( T B p _ L 1 D - T B p m _ L 1 D ) ΔT p _ L 1 D 2 + Σ p = V , H ( T B p _ L 2 D - T B p m _ L 2 D ) 2 ΔT p _ L 2 D 2 + Σ p = V , H ( T B p _ C - T B p m _ C ) 2 ΔT p _ C 2 + Σ p = V , H ( σ 0 p - σ 0 p m ) 2 ( Δσ 0 p ) 2 + ( S S S - SSS a ) 2 ΔSSS 2 + ( S S S - SSS a ) 2 ΔSSS 2 + ( W S - WS a ) 2 ΔWS 2 + ( W D - WD a ) 2 ΔWD 2 + ( V - V a ) 2 ΔV 2 + ( L - L a ) 2 ΔL 2 - - - ( 3 ) ; ]]>

其中，χ表示反演迭代参数、p表示极化方向、V表示垂直方向、H表示水平方向、TBp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L1D是L波段下多入射角亮温模拟值、TBp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_C表示C波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、TBp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K18表示K波段18.7GHz下多入射角亮温模拟值、TBp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计\t得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K23表示K波段23.8GHz下多入射角亮温模拟值、ΔTp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、σ0p表示后向散射系数测量值、σ0pm表示后向散射系数模拟值、Δσ0p表示L波段散射计测量噪声、SSS表示盐度参数、SSSa表示盐度参数初始场、SST表示海表温度参数、SSTa表示海表温度参数初始场、WS表示风速参数、WSa表示风速参数初始场、WD表示风向参数、WDa表示风向参数初始场、V表示大气水汽含量参数、Va表示大气水汽含量参数初始场、L表示云液态水含量参数、La表示云液态水含量参数初始场、ΔSSS表示盐度参数的权重因子、ΔSST表示海表温度参数的权重因子、ΔWS表示风速参数的权重因子、ΔWD表示风向参数的权重因子、ΔV表示大气水汽含量参数的权重因子、ΔL表示云液态水含量参数的权重因子、TBp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L2D表示L波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计测量噪声。

6.一种海表盐度反演装置，其特征在于，包括：

模拟值处理模块，用于模拟大气层顶亮温，得到所述预设的多角度辐射模型中L波段、C波段和K波段下大气层之上的电离层顶的多入射角亮温模拟值和L波段后向散射系数模拟值；

测量值处理模块，用于通过预设的所述L波段、所述C波段和所述K波段微波辐射计以及L波段散射计，分别获取大气层之上的\t电离层顶的所述L波段、所述C波段和所述K波段下的多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值；

海表反演参数计算模块，用于根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值，进行海表盐度反演计算，得到多个海表反演参数，其中，所述多个海表反演参数包括：盐度反演参数、海表温度反演参数、风速反演参数、风向反演参数、大气水汽含量反演参数和云液水含量反演参数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模拟值处理模块，包括：

模拟单元，用于通过设置的海表预设参数，在预设的多角度辐射和散射模型下，对大气层顶亮温进行模拟，其中，所述海表预设参数包括：预设盐度、预设海表温度、预设风向、预设风速、预设大气水汽含量和预设云液水含量；

模拟值确定单元，用于通过微波辐射计测量得到的L波段第3斯托克斯参数，对模拟出的大气层顶亮温进行修正，得到所述大气层之上的电离层顶多入射角亮温模拟值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述模拟值确定单元，包括：

修正子单元，用于对模拟出的大气层顶亮温进行法拉第效应修正。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述海表反演参数计算模块，包括：

反演计算单元，用于根据模拟出的所述多入射角亮温模拟值和所述L波段后向散射系数模拟值和获取的所述多入射角亮温测量值和所述L波段后向散射系数测量值，进行反演代价函数迭代计算，得到多个反演迭代参数；

海表反演最终值确定单元，用于从得到的所述多个反演迭代参数中选择使得所述反演代价函数最小的反演迭代参数作为海表反演最终值；

海表反演参数确定单元，用于将得到所述海表反演最终值的盐度参数、海表温度参数、风速参数、风向参数、水汽含量参数和云液水含量参数分别确定为所述海表反演参数中的所述盐度反演参数、所述海表温度反演参数、所述风速反演参数、所述风向反演参数、所述大气水汽含量反演参数和所述云液水含量反演参数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，反演计算单元，包括：

第一计算子单元，用于当通过L波段、C波段和K波段的一维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时，利用以下公式1进行迭代计算：

χ 2 = Σ p = V , H ( T B p _ L 1 D - T B p m _ L 1 D ) 2 ΔT p _ L 1 D 2 + Σ p = V , H ( T B p _ C - T B p m _ C ) 2 ΔT p _ C 2 + Σ p = V , H ( T B p _ K 18 - T B p m _ K 18 ) 2 ΔT p _ K 18 2 + Σ p = V , H ( T B p _ K 23 - T B p m _ K 23 ) 2 ΔT p _ K 23 2 + Σ p = V , H ( σ 0 p - σ 0 p m ) 2 ( Δσ 0 p ) 2 + ( S S S - SSS a ) 2 ΔSSS 2 + ( S S T - SST a ) 2 ΔSST 2 + ( W S - WS a ) 2 ΔWS 2 + ( W D - WD a ) 2 ΔWD 2 + ( V - V a ) 2 ΔV 2 + ( L - L a ) 2 ΔL 2 - - - ( 1 ) ; ]]>

第二计算子单元，用于当通过L波段二维综合孔径辐射计、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、以及L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时，利用以下公式2进行迭代计算：

χ 2 = Σ p = V , H ( T B p _ L 2 D - T B p m _ L 2 D ) 2 ΔT p _ L 2 D 2 + Σ p = V , H ( T B p _ C - T B p m _ C ) 2 ΔT p _ C 2 + Σ p = V , H ( σ 0 p - σ 0 p m ) 2 ( Δσ 0 p ) 2 + ( S S S - SSS a ) 2 ΔSSS 2 + ( S S T - SST a ) 2 ΔSST 2 + ( W S - WS a ) 2 ΔWS 2 + ( W D - WD a ) 2 ΔWD 2 + ( V - V a ) 2 ΔV 2 + ( L - L a ) 2 ΔL 2 - - - ( 2 ) ; ]]>

第三计算子单元，用于当通过L波段、C波段和K波段一维综合孔径辐射计、L波段二维综合孔径辐射计和L波段散射计获取所述多入射角亮温测量值和L波段后向散射系数测量值时，利用以下公式3进行迭代计算：

χ 2 = Σ p = V , H ( T B p _ L 1 D - T B p m _ L 1 D ) 2 ΔT p _ L 1 D 2 + Σ p = V , H ( T B p _ L 2 D - T B p m _ L 2 D ) 2 ΔT p _ L 2 D 2 + Σ p = V , H ( T B p _ C - T B p m _ C ) 2 ΔT p _ C 2 + Σ p = V , H ( σ 0 p - σ 0 p m ) 2 ( Δσ 0 p ) 2 + ( S S S - SSS a ) 2 ΔSSS 2 + ( S S T - SST a ) 2 ΔSST 2 + ( W S - WS a ) 2 ΔWS 2 + ( W D - WD a ) 2 ΔWD 2 + ( V - V a ) 2 ΔV 2 + ( L - L a ) 2 ΔL 2 - - - ( 3 ) ; ]]>

其中，χ表示反演迭代参数、p表示极化方向、V表示垂直方向、H表示水平方向、TBp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L1D是L波段下多入射角亮温模拟值、TBp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_C表示C波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L1D表示L波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_C表示C波段下一维综合孔径辐射计测量噪声、TBp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K18表示K波段18.7GHz下多入射角亮温模拟值、TBp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_K23表示K波段23.8GHz下多入射角亮温模拟值、ΔTp_K18表示K波段18.7GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、ΔTp_K23表示K波段23.8GHz下一维综合孔径辐射计测量噪声、σ0p表示后向散射系数测量值、σ0pm表示后向散射系数模拟值、Δσ0p表示L波段散射计测量噪声、SSS表示盐度参数、SSSa表示盐度参数初始场、SST表示海表温度参数、SSTa表示海表温度参数初始场、WS表示风速参数、WSa表示风速参数初始场、WD表示风向参数、WDa表示风向参数初始场、V表示大气水汽含量参数、Va表示大气水汽含量参数初始场、L表示云液态水含量参数、La表示云液态水含量参数初始场、ΔSSS表示盐度参数的权重因子、ΔSST表示海表温度参数的权重因子、ΔWS表示风速参数的权重因子、ΔWD表示风向参数的权重因子、ΔV表示大气水汽含量参数的权重因子、ΔL表示云液态水含\t量参数的权重因子、TBp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计得到的多入射角亮温测量值、TBpm_L2D表示L波段下多入射角亮温模拟值、ΔTp_L2D表示L波段下二维综合孔径辐射计测量噪声。