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我国GF-3 SAR卫星同极化数据海面风场反演算法的评价和选取

任林   2019-06-11

      近日,实验室任林副研究员与合作者在TOP期刊IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING发表了关于评价和选取我国高分三号合成孔径雷达(GF-3 SAR)卫星海面风场反演算法的研究结果。该研究通过评价两种算法(经典算法和最优算法)关于GF-3 SAR数据的风场反演能力,来选取适用于GF-3 SAR卫星的海面风场业务化反演算法。研究数据包括4186景SAR数据以及同步的风场数据。同步风场数据包括ASCAT散射计、HY2A-SCAT散射计和NDBC浮标数据。在反演GF-3 VV极化数据时,用到的地球物理模型(GMF)为CMOD7,在反演GF-3 HH极化数据时,GMF为CMOD7和极化比的组合模型。在比较反演风场和同步风场的过程中,主要通过均方根误差(RMSD)和偏差指标来评价反演效果。通过对比分析得到了如下三点结论:一是对于VV极化数据,最优算法的风速反演精度要明显高于经典算法;二是HH极化的反演精度同VV极化相当,两种极化数据在利用最优算法的情况下,风速RMSD均优于2 m/s。三是两种算法的风向RMSD均为20度左右。总体看来,最优算法更适合作为GF-3 SAR业务化风场反演算法,但是风向的反演精度仍需进一步改善。

 

引用:Ren, L., J. Yang, A. A. Mouche, H. Wang, G. Zheng, J. Wang, H. Zhang, X. Lou and P. Chen. Assessments of Ocean Wind Retrieval Schemes Used for Chinese Gaofen-3 Synthetic Aperture Radar Co-Polarized Data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2019, doi: 10.1109/TGRS.2019.2911325.


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 GF-3 SAR反演风场以及不同条件下的风速差异。(a)基于经典算法,VV极化数据反演的风场;(b)基于经典算法,VV和HH极化反演风速的差异;(c)针对VV极化数据,经典算法和最优算法反演风速的差异;(d)基于最优算法,VV和HH极化数据反演风速的差异。红点为同步NDBC浮标46069位置。


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风场散点比较图,反演的风场由GF-3 VV极化数据,基于最优算法和CMOD7模型反演得到,同步风场数据包括:(a)ASCAT散射计风速;(b)ASCAT散射计风向;(c)HY2A-SCAT散射计风速;(d)HY2A-SCAT散射计风向;(e)NDBC浮标风速;(f)NDBC浮标风向。