[发明专利]一种星载成像高度计遥感数据海底地形反演方法

说明书

本发明提供一种星载成像高度计遥感数据海底地形反演方法，实现宽刈幅、高分辨率和高精度海底地形的反演。本发明的方法反演的海底地形主要由三部分组成，分别为长波海底地形、中波海底地形和短波海底地形，如下式所示。中波海底地形的确定是海底地形反演重点，其通常由相关分析确定的中波段重力异常与比例因子相乘得到。本发明为解决传统高度计海底地形反演中SAS法和GGM法的不足，考虑到成像高度计数据特点；通过确定精确的中波段海底地形，最终得到高精度的海底地形。

技术领域

本发明属于海洋遥感的技术领域，具体涉及一种星载成像高度计遥感数据海底地形反演方法。

背景技术

海底地形是海洋测绘的主要目标一，根据海底地形数据绘制的海底地形图有着广泛应用，它能够为研究海底地质构造提供海洋观测数据，为海洋环境研究提供测绘保障，为海洋生物学研究提供基本数据。海底地形图也可以应用于航海及航运、渔业捕捞、海上划界、海洋工程和海洋资源开发等领域。

目前，利用遥感手段观测海底地形的传感器主要有SAR和雷达高度计，其中，SAR主要通过后向散射强度变化对浅海海底地形进行反演，雷达高度计则利用海面高度数据进行海底地形反演。雷达高度计相比于SAR，其主要应用于较深海区的海底地形反演，应用更广泛。但雷达高度计由于数据采集方法的先天不足，仅能获得一维的沿轨数据，数据的空间分辨率和时间分辨率低，这就导致最终反演得到的海底地形精度较低。

而卫星测高技术可以全天时、全天候进行观测，得到大范围、高精度的海面高数据，通过数学模型反演重力异常，再利用重力异常和海深之间的相关性反演得到海底地形，因此，卫星测高技术已成为观测海底地形的一种重要手段。

近年来，利用雷达高度计获取的海面高度进行海底地形反演方法时，学者通常采用GGM法(重力地质法)和SAS法。GGM法是利用迭代法确定出地壳与海水密度差异常数，进行海底地形反演的方法，GGM法无需先验模型、不考虑地壳均衡状态，计算速度更为便捷，且其在船测海深控制点分布均匀的大面积海域精度较高。而SAS法是由Smith and Sandwell提出的抗线性回归方法确定比例因子的海底地形反演方法，SAS法通过在频率域内确定中波段重力异常与残余海深之间的比例因子，从而进行海底地形的反演，其不受计算面积大小的限制，船测点分布的影响也较小，但比例因子值易受某些因素的影响(如存偏离较大或较小的点、重力异常与地形之间存在的高次项、滤波波段截取了部分有用的信号等)，从而降低了海底地形的反演精度。

为获取大范围的海面高度，大幅宽成像高度计应运而生。目前，国际上典型的成像高度计有两个，一是我国研制的并已经成功发射的天宫二号微波成像高度计，另一是美国将要发射的SWOT成像高度计。天宫二号微波成像高度计能够对海洋进行干涉成像观测，得到海面高度等观测参数，观测刈幅可达35km；SWOT卫星观测刈幅可达120km。

成像高度计与雷达高度计一样，都可以通过测量海面高度间接反演海底地形，两种传感器的海底地形反演方法具有较强的相似性。但是相较于雷达高度计，成像高度计获得的海面高度数据具有宽刈幅、高分辨率特点，因此，借鉴现有海底地形反演方法，进行适当的改造或优化，建立适用于成像高度计数据的高精度海底地形反演方法，具有重要的应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种星载成像高度计遥感数据海底地形反演方法，实现宽刈幅、高分辨率和高精度海底地形的反演；从而弥补现有技术的不足。

本发明首先提供利用成像高度计的海面高数据反演得到重力异常数据的方法，包括如下的步骤：

S1:星载成像高度计遥感数据处理：

对收集到的研究区内不同时间段的(沿轨)海面动力高度数据进行反距离加权平均处理，然后与平均海平面数据相加，从而确定出研究区域内的平均海面高度h；

所述的数据为成像高度计遥感观测的海面高度数据，海面地形数据、船测海深数据；