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AMSR-2美国陆地亮温观测资料无线电频率干扰的新修复方法
作者:秦正坤               发布时间:2020/02/01 14:00:48              浏览量:

星载微波成像仪亮温观测资料是地面观测信息的主要来源,但是由于频率未受保护的原因,微波成像仪的低频通道一直受到大范围相邻通道无线电信号的干扰,严重影响了成像仪亮温资料的反演和同化应用。由于陆地观测信息的小尺度变化强,使得干扰资料很难根据周边观测信息进行修复。本论文在利用主成分分析法识别陆地无线电干扰信号位置的基础上,提出了一种基于主成分分析方法的干扰资料修复方法,在有周边和多通道观测信息约束的条件下,通过迭代方法逐步修复受干扰的资料。理想试验和实际修复试验结果都表明,新修复方法能够很好的修复异常亮温观测资料,干扰资料的观测误差误差可以减小一个量级。与普通的Cressman插值这一类资料修复方法的结果比较证明,由于小尺度信号强,Cressman插值等这一类依赖单点观测信息进行修复的方法很容易引入非自然观测信息,但是新的修复方法结合了观测信号的典型空间分布特征,还加入了多通道观测信号的约束,从而从整体上提高了修复资料与周边观测资料的一致性,修复结果对自然观测信息的影响较小。一周的亮温观测资料的修复验证也证明了该方法具有良好的稳定性和广阔的应用前景。


图1 2016年9月1日美国陆地6.9GHz水平极化通道观测亮温的分布(a)以及PCA迭代法修复后的亮温分布(b)


图1a给出的是2016年9月1日美国地区AMSR-2在6.9 GHz水平极化通道降轨观测亮温分布。可以看出,无线电频率干扰信号的存在会使得低频通道亮温显著提高。图1a中的异常高亮度温度区非常明显,表现为各个孤立的“热点”,亮温值远超过300K,主要分布在大城市,例如西海岸的加利福尼亚州、华盛顿州、密歇根州和俄亥俄州以及东海岸的弗吉尼亚州、北卡罗来纳州以及马里兰州等等。图1b为用PCA迭代法修复后的2016年9月1日AMSR-2 6GHz水平极化通道降轨亮温分布。可以看出,亮温观测场中的异常高值被订正,PCA迭代法得到的修复结果符合自然地表发射的特征。


文章信息:

W. Shen, Z. Qin, Z. Lin. 2019: A New Restoration Method for Radio Frequency Interference Effects on AMSR-2 over North America. Remote Sensing, 11, doi:10.3390/rs11242917.