星载GNSS-R海浪有效波高反演模型构建

• Published in: Ce hui xue bao Vol. 51; no. 9; pp. 1920 - 1930
• Main Authors: 布金伟, 余科根, 韩帅
• Format: Journal Article
• Language: Chinese; English
• Published: Beijing Surveying and Mapping Press 01.09.2022; 中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室,江苏 徐州 221116; 中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116
• Subjects: Correlation coefficient; Correlation coefficients; Empirical analysis; Global navigation satellite system; Leading edges; Ocean dynamics; Ocean waves; Quality control; Radio altimeters; Remote sensing; Retrieval; Root-mean-square errors; Satellite observation; Sea states; Temporal resolution; Trailing edges; Verification; Wave height; Waveforms; 经验模型; 延迟多普勒图; 有效波高; GNSS-R; 归一化积分时延波形
• ISSN: 1001-1595; 1001-1595
• DOI: 10.11947/j.AGCS.2022.20210284

海浪有效波高是描述海况的重要参数, 在海浪和海洋动力学的预测中起着重要的作用。然而, 卫星雷达高度计和浮标等传统方法难以实现高时空分辨率的SWH估计。星载GNSS-R为估计SWH提供了一种思路。本文提出了一种基于归一化积分延迟波形反演星载GNSS-R海浪SWH的方法。首先, 对星载GNSS-R延迟多普勒图进行去噪处理和数据过滤以便对DDM数据进行严格质量控制。然后, 从DDM中提取NIDW, 并基于NIDW计算4个GNSS-R观测值(即归一化积分时延波形的前沿斜率和前沿波形值之和, 归一化积分时延波形的后沿斜率和后沿波形值之和)。随后, 基于这4个观测值建立了星载GNSS-R海浪SWH反演经验模型。最后, 分别将ERA5和AVISO SWH数据产品作为验证数据, 并将反演模型的SWH估计结果与ERA5和AVISO SWH数据产品进行比较和分析。试验结果表明, 当采用ERA5 SWH数据作为验证数据时, 4个观测值反演SWH的均方根误差和相关系数分别优于0.66 m和0.65;当采用AVISO SWH数据作为验证数据时, 4个观测值反演SWH的均方根误差和相关系数分别优于0.68 m和0.70。进一步表明了本文建模方法在星载GNSS-R SWH估计方面具有可行性和可靠性。