[发明专利]一种基于交叉极化模型与CMOD5N的海面风速反演方法

摘要

本发明公开了一种基于交叉极化模型与CMOD5N的海面风速反演方法，据CP模型和C‑2PO方法，利用VV极化和VH极化SAR图像，反演出重构分辨单元的初始风速U₀和初始风向Φ₀，根据初始风速U₀和初始风向Φ₀确定风场矢量(U,Φ)，将风场矢量(U,Φ)作为第一猜测值，以第一猜测值为中心，在风速和风向上下界范围内利用CMOD5N算法逐步遍历计算相应VV极化的归一化雷达散射截面NRCS，找出与VV极化SAR图像的归一化雷达散射截面NRCS差值最小的风速和风向，该差值最小的风速和风向即为反演得到的风场矢量，本发明可以在不同SAR图像重构分辨尺度情形，普遍提高现有C‑2PO方法反演风速的精度。

主权项

1.一种基于交叉极化模型与CMOD5N的海面风速反演方法，其特征在于：根据CP模型和C‑2PO方法，利用VV极化和VH极化SAR图像，反演出重构分辨单元的初始风速U0和初始风向Φ0，根据初始风速U0和初始风向Φ0确定风场矢量(U,Φ)，将风场矢量(U,Φ)作为第一猜测值，以第一猜测值为中心，在风速和风向上下界范围内利用CMOD5N算法逐步遍历计算相应VV极化的归一化雷达散射截面NRCS，找出与VV极化SAR图像的归一化雷达散射截面NRCS差值最小的风速和风向，该差值最小的风速和风向即为反演得到的风场矢量；具体包括以下步骤：步骤1，根据海面所成极化SAR图像，选择SAR图像中需要进行风场反演区域，以及获取用户对SAR图像的重构分辨单元的要求；根据重构分辨单元的要求计算在需要进行风场反演区域中的每个重构分辨单元中心对应的地理信息；步骤2，根据重构分辨单元的要求中的每个像素的数字量化值DN计算VV极化的复散射系数SVV及其对应归一化雷达散射截面NRCS，以及VH极化的复散射系数SVH及其对应归一化雷达散射截面NRCS；根据步骤1重构分辨单元的要求计算VV极化下的重构分辨单元的平均归一化雷达散射截面NRCSσVV和VH极化下的重构分辨单元的平均归一化雷达散射截面NRCSσVH；步骤3，利用步骤1获得的地理信息、步骤2得到的VH极化和VV极化的复散射系数以及CP模型计算出距离海面5‑15米高处的初始风速U₀，并计算交叉极化相关系数式中，ρ_VVH为交叉极化相关系数，S_VV为VV极化的复散射系数，S_VH为VH极化的复散射系数，*为复共轭算子；根据C‑2PO方法的奇对称特征，判别风向所在区间；将初始风速U0代入CMOD5N算法，并依据风向所在区间，反演出相应的初始风向Φ0；步骤4，将初始风速U0、初始风向Φ0作为CMOD5N算法搜索的初始风速和初始风向，同时根据初始风速U0、初始风向Φ0确定风速搜索上下界和风向搜索上下界；根据风速搜索上下界和风向搜索上下界得到m×n维风场矢量对(U,Φ)；步骤5，由步骤4所形成的m×n维风场矢量对(U,Φ)作为输入值，利用CMOD5N算法计算出每个风场矢量对(U_i,Φ_j)对应的理论归一化雷达散射截面其中，i＝1,2,…m，j＝1,2,…n，并计算其与SAR图像实测的雷达散射截面之差的绝对值找出最小的绝对值Δσ_VV所对应的风速风向对(U¹,Φ¹)，该最小的绝对值Δσ_VV所对应的风速风向对(U¹,Φ¹)即为反演结果。