1.一种海冰融化期密集度反演方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1,采集GNSS‑R DDM数据,并对GNSS‑R DDM数据进行预处理和质量控制;
S2,计算每个DDM的特征参数,包括时延‑多普勒图平均值DDMA、信噪比、相关功率底噪、峰值功率比、后沿斜率、前沿斜率、峰度和偏度;
S3,预处理后的GNSS‑R DDM数据与ERA5再分析资料和参考海冰密集度数据进行匹配,通过DDM采集时间和镜面反射点位置,确定相关的风速、海表温度和SIC值;
S4,构建lightGBM回归模型;利用DDM的特征参数与风速、海表温度构成特征参数集作为模型输入,海冰密集度SIC作为模型输出;划分训练集与测试集,利用训练集对模型进行训练,得到训练好的回归模型;
S5,将测试集输入S4得到的回归模型中进行机器学习,最终输出结果为海冰密集度回归预测值。
2.根据权利要求1所述的一种海冰融化期密集度反演方法,其特征在于:S1,GNSS‑RDDM数据预处理和质量控制,具体包括:过滤陆地和海岸线一定距离内带有镜面反射点SPs的DDM数据;剔除信噪比低于0dB的DDM数据,并剔除含直射信号的DDM数据;
去除DDM底噪,再根据DDM峰值功率归一化,使用DDM镜面反射点一定范围内的时延;信噪比SNR表达式如下:SNR=10×log10((DDM(t,f)‑DDMnoise)/DDMnoise)其中,DDM(t,f)为DDM的原始功率值,DDMnoise为相关功率底噪,相关功率底噪是归一化DDM无信号区的散射功率平均值。
3.根据权利要求1所述的一种海冰融化期密集度反演方法,其特征在于:S2,计算每个DDM的特征参数,具体包括:时延‑多普勒图平均值DDMA,是在以峰值为中心一定范围内归一化DDM的指定延迟多普勒窗口上计算的平均散射功率;
峰值功率比pp,是以峰值点为中心的一个时延‑多普勒频移窗口内总功率与整个DDM的功率之比,计算公式如下:式中,ti和fj分别代表时延和多普勒频移坐标值,m和n分别代表峰值点的时延坐标和多普勒频移坐标;DDM(ti,fj)为时延ti和多普勒频移fj处DDM功率值;
后沿斜率TES和前沿斜率LES计算公式如下:
式中,Γm表示DIW的最大值,Γm+3表示DIW峰值后3像素处的值,Γm‑3表示DIW峰值前3像素处的值,DIW是多普勒域上DDM的积分,Δ为DDM图的时延分辨率;
峰度和偏度:散射功率DDM的峰度和偏度,是直接从DDM数据中导出的统计参数。
4.根据权利要求1‑3任一所述的一种海冰融化期密集度反演方法,其特征在于:S4,构建lightGBM回归模型进行训练,具体包括:给定具有n个DDM样本及风速、海表温度的训练集{(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)},其中xj是输入的特征向量即构建的特征参数集,j=1,2,…,n;yj是DDMs的相关SIC值;
使用基于树的模型进行计算,弱学习器指定为梯度提升决策树,确定评估函数,调整模型的其他参数,包括:叶子节点数、学习速率、建树的特征选择比例、建树的样本采样比例和需要执行bagging的迭代频次。