1.一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其特征在于,包括以下具体步骤:S1、获取旋转扇形波束散射计所需进行海冰监测当日的前10天L1B级数据,将L1B数据0
中与10km极射赤平投影网格中心点空间距离在5km之内的所有条带σ数据放置到同一个网格;
0
S2、提取L1B级数据中符合预设条件的条带σ数据并进行算术平均处理得到观测的格点
0 0
σ数据,同时将条带σ数据对应的入射角、观测方位角、经纬度数据同样进行算术平均处理,0
得到该格点σ对应的入射角、观测方位角、极化方式和经纬度数据;
0
S3、将格点σ对应的经纬度数据转化为弧度,并根据极射赤平投影坐标变换关系式进行坐标转换,得到10km极射赤平投影网格下的坐标值;
0
S4、获取10km极射赤平投影网格下的背景风场数据,将旋转扇形波束散射计格点σ 数0
据、所得到背景风场数据一一对应,通过观测方位角及背景风向信息得到每个格点σ数据的相对方位角;
0
S5、根据格点σ 对应的纬度数据,剔除无效观测数据,并将同一半球极射赤平投影网格0
列数与行数相同的格点σ数据构成单个匹配数据对;
S6、确定单个匹配数据对所在极射赤平投影网格下的海冰密集度,按照预设的海冰密集度阈值将观测网格进行标记,并剔除网格内观测次数低于阈值的匹配数据对,将保留下的匹配数据对放入XGBoost分类模型中进行训练后分别得到南北两极高分辨率海冰监测模型;
S7、将旋转扇形波束散射计当日L1B级数据提取并重复S1‑S5,得到旋转扇形波束散射计当日的匹配数据对集合,将匹配数据对按照南北半球位置信息分别放入S6所得到的南北两极高分辨率海冰监测模型对每个网格进行冰水类别标记,得到旋转扇形波束散射计南北极海冰监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其0
特征在于,所述S2中符合预设条件的条带σ数据具体为:L1B数据中同一网格内极化方式相0
同、观测入射角差异2°范围内和观测方位角差异20°范围内的所有条带σ数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其特征在于,所述S3中坐标转换的具体公式为:0
其中,a为地球赤道半径,e为地球偏心率, 为旋转扇形波束散射计L1B级数据σ的纬度,单位为弧度; 为投影参考点的纬度,为一常数:在处理北半球的数据时,在处理南半球的数据时, 进一步地,利用下式得到10km极射赤平投影网格下的坐标值(x,y):0
其中,θ为旋转扇形波束散射计L1B级数据σ的经度,单位为弧度;pm和投影参考点的经度θc为常数:在处理北半球的数据时,pm=1,θc=‑0.7854rad,在处理南半球的数据时,pm=‑1,θc=0。
4.根据权利要求3所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其特征在于,所述S4中10km极射赤平投影网格下的背景风场数据的获取方式为:获取与旋转扇形波束散射计L1B数据观测时刻相邻最近的前两个及后两个预报时刻的ECMWF风场预报数据,按照时间样条插值、空间双线性插值的方法,得到10km极射赤平投影网格下的背景风场数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其
0 0
特征在于,所述S5的具体内容为:根据格点σ对应的纬度数据,将格点σ数据进行南北半球位置划分并剔除中低纬度下的观测数据,进而将同一半球极射赤平投影网格列数与行数相0
同的格点σ数据构成单个匹配数据对,所述剔除中低纬度下的观测数据以南北纬60°为界。
6.根据权利要求5所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其特征在于,所述S5中的单个匹配数据对最多包含16次观测数据及投影网格背景风速数据,0
每次观测包含σ自然数值、极化方式、入射角以及相对方位角数据。
7.根据权利要求6所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其特征在于,所述S6包括以下具体步骤:S61、获取与旋转扇形波束散射计L1B数据产品时间一致的10km极射赤平投影网格南北极海冰密集度日产品,确定每个匹配数据对所在赤平投影网格下的海冰密集度;
S62、按照预设的海冰密集度阈值将观测网格进行标记,类别为海冰或海水;同时统计每个极射赤平投影网格内的散射计实际观测次数,剔除网格内低于观测次数阈值的匹配数据对;
S63、将保留下前10天匹配数据对按照南北半球位置信息分别放入XGBoost分类模型中进行训练,最终分别得到南极和北极两个旋转扇形波束散射计高空间分辨率海冰监测模型。
8.根据权利要求7所述的一种基于旋转扇形波束散射计的高分辨率海冰检测方法,其特征在于,所述S62中的海冰密集度阈值为15%,观测次数阈值为6。