自然资源部第二海洋研究所张思琪获国家专利权
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龙图腾网获悉自然资源部第二海洋研究所申请的专利一种星载激光雷达海洋水色产品质量评价和校准方法、系统和程序获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120235514B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510703949.6,技术领域涉及:G06Q10/0639;该发明授权一种星载激光雷达海洋水色产品质量评价和校准方法、系统和程序是由张思琪;陈鹏;张镇华;黄海清;潘德炉设计研发完成,并于2025-05-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种星载激光雷达海洋水色产品质量评价和校准方法、系统和程序在说明书摘要公布了:本发明涉及海洋遥感与卫星监测技术领域,具体涉及一种星载激光雷达海洋水色产品质量评价和校准方法、系统和程序,尤其针对激光雷达海洋水体参数的反演精度提升。方法包括多源数据采集与标准化、动态时空匹配窗口优化、异常数据过滤、季节性转换因子动态计算、多源交叉验证、一致性分析、分区域插值建模、全链路不确定性量化、昼夜差异校正及动态反馈优化。通过构建自适应的校准机制和误差控制流程,显著提升了激光雷达水色产品的反演精度与稳定性,为海洋生态监测与碳通量评估提供高可信度数据支撑。
本发明授权一种星载激光雷达海洋水色产品质量评价和校准方法、系统和程序在权利要求书中公布了:1.一种星载激光雷达海洋水色产品质量评价和校准方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1:多源数据采集与标准化 整合星载激光雷达水色产品、现场实测数据、被动遥感水色产品及辅助数据,辅助数据包括风速、气溶胶光学厚度AOD和海表温度,对源异构数据进行时间对齐、空间配准及单位标准化; 步骤S2:动态时空匹配窗口优化 基于浮标与激光雷达的时空异质性,构建多尺度匹配窗口,通过综合评分自动筛选最优匹配策略;多尺度匹配窗口的综合评分计算公式为: 综合评分=0.4×R2 + 0.3×1−RMSE + 0.3×1−MAPE 其中,R2为决定系数,RMSE为均方根误差,MAPE为平均绝对百分比误差;选取综合评分最高的匹配窗口作为最优策略; 步骤S3:异常数据过滤与预处理 剔除离群值,并基于气溶胶光学厚度AOD和风速阈值过滤大气与气泡噪声; 步骤S4:季节性转换因子动态计算, 基于实测数据的颗粒物后向散射系数bbp与激光雷达反演得到的180°散射系数βpπ,按季节计算区域特异性转换因子χpπ并生成全球分季节查找表;转换因子χpπ的计算公式为:χpπ=bbp2πβpπ,并针对春夏秋冬四季分别进行分区统计,得到具有区域特异性的全球分季节查找表; 步骤S5:多源交叉验证与一致性分析 将激光雷达水色产品、被动水色产品及实测数据交叉对比,采用加权平均法生成一致性报告,识别系统性偏差并标记低置信区域; 步骤S6:分区域转换因子时空插值模型构建 基于海洋动力分区与生物光学特性差异,将全球海域划分为若干海区,利用插值算法对转换因子χpπ进行季节性时空预测; 步骤S7:全链路不确定性量化 通过蒙特卡洛模拟量化数据采集、时空匹配、波段转换及反演算法各环节误差,生成激光雷达水色产品的置信区间图谱;具体方法如下: 首先,定义各环节误差源的概率分布: 激光雷达信号噪声服从泊松分布,其标准差由信噪比SNR决定,; 浮标实测数据的测量误差基于标定证书设为均匀分布,ϵ buoy∼U−0.02bbp,+0.02bbp; 时空匹配的空间偏移误差建模为高斯分布,ϵ space∼N0,1002m2; 波段转换系数γ的不确定性则假设为正态分布,γ∼N0.78,0.052; 反演算法参数偏差以高斯噪声模拟,ϵ algo∼N0,0.12; 蒙特卡洛模拟执行1000次独立迭代,每次迭代随机抽取上述误差参数并扰动输入数据,依次执行信号噪声叠加: 激光雷达βpπnoisy=βpπ+σSNR, 浮标数据波段转换bbp532=bbp700×532700−γ+δγ ,其中δ、γ为扰动项, 时空位置偏移修正,匹配位置修正为x new=x+ϵ space, 及反演算法参数扰动βpπfinal=βpπnoisy×1+ϵ algo; 最终通过反演模型生成带扰动的bbp值; 对所有迭代结果统计其概率分布,计算95%置信区间: ,其中μ为均值,σ为标准差; 并进一步通过方差分解量化各环节对总不确定性的贡献比例: , i=1,2,3,4分别对应数据采集、时空匹配、波段转换、反演算法,最终输出空间误差热点图及环节贡献度报告,支撑产品质量分级与校准策略优化; 步骤S8:昼夜差异校正 分离日间与夜间观测数据,统计χpπ的昼夜差异,设计分时校准系数并嵌入反演算法; 步骤S9:动态反馈与产品优化, 将校准后的转换因子χpπ及误差参数实时反馈至激光雷达反演流程,更新匹配逻辑与参数优先级,并输出含有R²、RMSE及置信区间指标的最终水色产品质量报告。
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