自然資源部第二海洋研究所張思琪獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉自然資源部第二海洋研究所申請的專利一種星載激光雷達海洋水色產品質量評價和校準方法、系統和程序獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120235514B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510703949.6,技術領域涉及:G06Q10/0639;該發明授權一種星載激光雷達海洋水色產品質量評價和校準方法、系統和程序是由張思琪;陳鵬;張鎮華;黃海清;潘德爐設計研發完成,并于2025-05-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種星載激光雷達海洋水色產品質量評價和校準方法、系統和程序在說明書摘要公布了:本發明涉及海洋遙感與衛星監測技術領域,具體涉及一種星載激光雷達海洋水色產品質量評價和校準方法、系統和程序,尤其針對激光雷達海洋水體參數的反演精度提升。方法包括多源數據采集與標準化、動態時空匹配窗口優化、異常數據過濾、季節性轉換因子動態計算、多源交叉驗證、一致性分析、分區域插值建模、全鏈路不確定性量化、晝夜差異校正及動態反饋優化。通過構建自適應的校準機制和誤差控制流程,顯著提升了激光雷達水色產品的反演精度與穩定性,為海洋生態監測與碳通量評估提供高可信度數據支撐。
本發明授權一種星載激光雷達海洋水色產品質量評價和校準方法、系統和程序在權利要求書中公布了:1.一種星載激光雷達海洋水色產品質量評價和校準方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟S1:多源數據采集與標準化 整合星載激光雷達水色產品、現場實測數據、被動遙感水色產品及輔助數據,輔助數據包括風速、氣溶膠光學厚度AOD和海表溫度,對源異構數據進行時間對齊、空間配準及單位標準化; 步驟S2:動態時空匹配窗口優化 基于浮標與激光雷達的時空異質性,構建多尺度匹配窗口,通過綜合評分自動篩選最優匹配策略;多尺度匹配窗口的綜合評分計算公式為: 綜合評分=0.4×R2?+?0.3×1?RMSE?+?0.3×1?MAPE 其中,R2為決定系數,RMSE為均方根誤差,MAPE為平均絕對百分比誤差;選取綜合評分最高的匹配窗口作為最優策略; 步驟S3:異常數據過濾與預處理 剔除離群值,并基于氣溶膠光學厚度AOD和風速閾值過濾大氣與氣泡噪聲; 步驟S4:季節性轉換因子動態計算, 基于實測數據的顆粒物后向散射系數bbp與激光雷達反演得到的180°散射系數βpπ,按季節計算區域特異性轉換因子χpπ并生成全球分季節查找表;轉換因子χpπ的計算公式為:χpπ=bbp2πβpπ,并針對春夏秋冬四季分別進行分區統計,得到具有區域特異性的全球分季節查找表; 步驟S5:多源交叉驗證與一致性分析 將激光雷達水色產品、被動水色產品及實測數據交叉對比,采用加權平均法生成一致性報告,識別系統性偏差并標記低置信區域; 步驟S6:分區域轉換因子時空插值模型構建 基于海洋動力分區與生物光學特性差異,將全球海域劃分為若干海區,利用插值算法對轉換因子χpπ進行季節性時空預測; 步驟S7:全鏈路不確定性量化 通過蒙特卡洛模擬量化數據采集、時空匹配、波段轉換及反演算法各環節誤差,生成激光雷達水色產品的置信區間圖譜;具體方法如下: 首先,定義各環節誤差源的概率分布: 激光雷達信號噪聲服從泊松分布,其標準差由信噪比SNR決定,; 浮標實測數據的測量誤差基于標定證書設為均勻分布,? buoy~U?0.02bbp,+0.02bbp; 時空匹配的空間偏移誤差建模為高斯分布,? space~N0,1002m2; 波段轉換系數γ的不確定性則假設為正態分布,γ~N0.78,0.052; 反演算法參數偏差以高斯噪聲模擬,? algo~N0,0.12; 蒙特卡洛模擬執行1000次獨立迭代,每次迭代隨機抽取上述誤差參數并擾動輸入數據,依次執行信號噪聲疊加: 激光雷達βpπnoisy=βpπ+σSNR, 浮標數據波段轉換bbp532=bbp700×532700?γ+δγ ,其中δ、γ為擾動項, 時空位置偏移修正,匹配位置修正為x new=x+? space, 及反演算法參數擾動βpπfinal=βpπnoisy×1+? algo; 最終通過反演模型生成帶擾動的bbp值; 對所有迭代結果統計其概率分布,計算95%置信區間: ,其中μ為均值,σ為標準差; 并進一步通過方差分解量化各環節對總不確定性的貢獻比例: , i=1,2,3,4分別對應數據采集、時空匹配、波段轉換、反演算法,最終輸出空間誤差熱點圖及環節貢獻度報告,支撐產品質量分級與校準策略優化; 步驟S8:晝夜差異校正 分離日間與夜間觀測數據,統計χpπ的晝夜差異,設計分時校準系數并嵌入反演算法; 步驟S9:動態反饋與產品優化, 將校準后的轉換因子χpπ及誤差參數實時反饋至激光雷達反演流程,更新匹配邏輯與參數優先級,并輸出含有R2、RMSE及置信區間指標的最終水色產品質量報告。
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