《自主海洋卫星微波散射计数据处理技术规范》

HY/T×××—××××

自主海洋卫星微波散射计数据处理技术规范

1范围

本文件规定了我国自主海洋卫星微波散射计（以下简称“散射计”）产品的数据处理

技术要求。

本文件适用于散射计2级海面风场标准数据产品的业务化生产。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日

期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包

括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T3784电工术语雷达

GB/T12763.2海洋调查规范第2部分：海洋水文观测

GB/T12763.3海洋调查规范第3部分：海洋气象观测

GB/T14914.5海洋观测规范第5部分：卫星遥感观测

GB/T15918海洋学综合术语

GB/T15920海洋学术语：物理海洋学

HY/T147.7海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法

3术语与定义

GB/T3784、GB/T15918、GB/T15920界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

微波散射计microwavescatterometer

通过精确的海面后向散射系数测量，从而实现海面风场观测的主动微波遥感器。

3.2

归一化雷达散射截面normalizedradarcrosssection（NRCS）

目标单位面积的雷达散射截面，一般也称为后向散射系数。

3.3

地球物理模式函数geophysicalmodelfunction（GMF）

海面后向散射系数与极化方式、观测入射角、方位角、海面风速和海面风向的对应关

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系。

3.4

海面风速seasurfacewindspeed

海面以上10m参考高度中性稳定条件下的风速（单位：m/s）。

3.5

海面风向seasurfacewinddirection

海面以上10m参考高度中性稳定条件下的风向，海洋学定义为风的去向与正北方向

的夹角。

3.6

风矢量单元windvectorcell（WVC）

微波散射计在地球表面观测区域划分成的等面积正方形网格单元。

3.7

风场反演windfieldinversion

利用后向散射系数数据进行海面风场（包括海面风速和海面风向）估计的过程。

4总则

4.1坐标系统

建议采用大地坐标系，用经度和纬度表示。

4.2时制和日界

观测时间采用世界协调时（UTC、CoordinatedUniversalTime），以UTC时00时为日

界。

4.3产品规格

4.3.1WVC空间分辨率

不超过微波散射计后向散射系数的空间分辨率，一般为12.5km、25km或者50km。

4.3.2产品精度

产品精度见表1。

表1最低精度要求（均方根误差）

产品要素产品精度

海面风速优于2m/s或10%（取大值）、

海面风向优于20°

4.3.3产品分类

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微波散射计标准数据产品分为L2A和L2B两类。

L2A级数据产品包括但不限于以下数据内容：

a)观测时间信息

b)地理定位信息

c)后向散射系数信息

d)测量误差信息

e)辅助信息

f)质量标识

L2B级数据产品包括但不限于以下数据内容：

a)观测时间信息

b)地理定位信息

c)海面风场信息

d)辅助信息

e)质量标识

4.3.4数据格式

采用网络通用数据格式（NetworkCommonDataForm，NetCDF）。

5数据处理

5.1总体流程

微波散射计数据处理总体流程如图1所示。具体包括：数据准备、网格划分、面元匹

配、面元组合、后向散射系数误差估计、大气衰减校正、后向散射系数定标、反演处理、

去模糊处理以及质量控制等步骤。

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图1数据处理流程图

5.2数据准备

包括数据处理所需的微波散射计1级数据和处理过程所需要的辅助数据，具体如下：

a)经地理定位和定标等预处理后的1级数据；

b)海陆标识辅助数据；

c)海冰标识辅助数据；

d)海面风场辅助数据；

e)大气衰减系数查找表。

5.3网格划分

根据1级数据中的卫星轨道信息，将微波散射计在地球表面的观测区域沿着顺轨方向

和垂直于星下点地面轨迹（交轨）方向划分为一系列指定WVC空间分辨率的等面积正方

形网格，并按顺序赋予每个网格行号和列号。

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5.4面元匹配

将海陆标识、海冰标识和海面风场辅助数据分别进行时空插值，获取微波散射计1

级数据每个面元位置的海陆标识信息、海冰标识信息以及海面风场辅助数据信息。

5.5面元组合

依次计算1级数据每个面元所属的WVC网格的行号和列号。根据面元匹配的结果，

将陆地、海冰污染的面元剔除，然后把位于同一个WVC网格、极化方式相同、入射角差

异小于2、方位角差异小于20面元进行组合平均，从而获取该WVC网格一个观测视

角的平均测量信息，包括但不限于：

a)后向散射系数；

b)入射角；

c)方位角；

d)经度；

e)纬度。

5.6后向散射系数误差估计

面元组合过程中，针对每个观测视角计算用于组合平均的一组面元的后向散射系数标

准差，该标准差除以组合平均值即得出归一化后向散射系数误差。

5.7大气衰减校正

利用大气衰减系数查找表来校正晴空条件下大气层引起的微波后向散射衰减系数。大

气衰减系数查找表一般是利用星载微波辐射计多年的观测数据进行月平均处理得到，平均

处理时仅考虑晴空条件下的测量值。

5.8后向散射系数定标

利用后向散射系数已知的点目标或扩展面目标，对面元组合后每个观测视角的后向散

射系数进行标定，从而校正后向散射系数偏差的过程。

5.9反演处理

针对每个WVC网格，利用微波散射计在不同观测视角下获取的一组后向散射系数，

结合地球物理模式函数反演得出海面风速和海面风向的过程。微波散射计主要采用最大似

然估计法反演海面风场，反演的代价函数一般有若干个局部最小值，其对应的风矢量称为

模糊解。

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5.10去模糊处理

利用模糊解去除算法，结合海面风场辅助数据对反演处理得出的模糊解进行滤除，获

取每个WVC网格唯一海面风场解的过程。建议采用的模糊解滤除算法包括圆中数滤波

法、二维变分分析去模糊法。

5.11质量标识

对每个风单元的风场反演结果进行质量标识，质量标识中宜包括：降雨标识，陆地标

识，海冰标识，风场反演质量等。

6质量控制

6.1检查内容

检查的主要内容包括：

a)数据的连续性和完整性；

b)产品要素是否在正常范围；

c)海陆、海冰、降雨标识是否完备。

6.2检查标准

检查标准见表2。

表2检查标准

检查内容检查标准备注

归一化后向散射系数-40dB20dB

风速测量范围具体由

海面风速0m/s30m/s（建议值）

载荷指标决定

海面风向0°360°

大气衰减0dB1dB

海陆标识0或10:海洋；1：陆地

海冰标识0或10:无冰；1：有冰

降雨标识0或10:无雨；1：有雨

大气衰减地图数据可用性

0或10:可用；1:不可用

标记

7产品制作规范

7.1产品数据集制作

按照以下规则命名微波散射计标准数据产品，文件的名称中应包括：卫星缩略名、产

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品缩略名、载荷缩略名、产品等级缩略名、观测时间、轨道号和版本信息等信息。

命名示例：CFO_EXPR_SCA_C_L2A_OR_20190101T000120_00967_250_30_owv。

数据产品目前通常采用NetCDF格式存储。数据产品制作要满足以下功能：

a)自描述功能：每个数据产品文件不仅包含元数据，还要包含元数据的各种属性描

述；

b)结构独立：数据文件不依赖于计算机和操作系统；

c)访问随机：可以随机访问数据产品中任意一个或一部分元数据；

d)可追加功能：对于新数据，可以直接追加，不需要重写。

7.2产品的元数据

微波散射计数据产品是关于卫星微波散射计与信息资源的数据，即关于数据的内容、

质量、状况和其他特性的信息。

微波散射计的元数据包括：观测点的时间、经度、纬度、后向散射系数质量标识符

（L2A）、后向散射系数（L2A）、观测入射角（L2A）、观测方位角（L2A）、归一化后向

散射系数测量误差（L2A）、大气衰减系数（L2A）、反演残差（L2B）、反演风场质量标识

符（L2B）、反演的海面风速及海面风向（L2B）等。

7.3元数据属性说明

是元数据实体的说明性、标注性文件。其描述的内容包括：数据来源、元数据名称、

元数据最大最小值、质量标志、单位、尺度因子、坐标、制作单位和其它有关数据特性的

信息。

————————————

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ICSXX.XXX

AXXHY

中华人民共和国海洋行业标准

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自主海洋卫星微波散射计数据处理技术

规范

Technicalspecificationforautonomousoceansatellitemicrowavescatterometer

dataprocessing

（征求意见稿）

××××-××-××发布××××-××-××实施

中华人民共和国自然资源部发布

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自主海洋卫星微波散射计数据处理技术规范

1范围

本文件规定了我国自主海洋卫星微波散射计（以下简称“散射计”）产品的数据处理

技术要求。

本文件适用于散射计2级海面风场标准数据产品的业务化生产。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日

期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包

括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T3784电工术语雷达

GB/T12763.2海洋调查规范第2部分：海洋水文观测

GB/T12763.3海洋调查规范第3部分：海洋气象观测

GB/T14914.5海洋观测规范第5部分：卫星遥感观测

GB/T15918海洋学综合术语

GB/T15920海洋学术语：物理海洋学

HY/T147.7海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法

3术语与定义

GB/T3784、GB/T15918、GB/T15920界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

微波散射计microwavescatterometer

通过精确的海面后向散射系数测量，从而实现海面风场观测的主动微波遥感器。

3.2

归一化雷达散射截面normalizedradarcrosssection（NRCS）

目标单位面积的雷达散射截面，一般也称为后向散射系数。

3.3

地球物理模式函数geophysicalmodelfunction（GMF）

海面后向散射系数与极化方式、观测入射角、方位角、海面风速和海面风向的对应关

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