ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 9-14

Использование вариационного алгоритма фильтрации при восстановлении данных поверхностной температуры

В.С. Кочергин 1 , С.В. Кочергин 1 , С.В. Станичный 1 
1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 01.11.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-9-14
Для восстановления пропущенных данных измерений поверхностной температуры рассматривается алгоритм фильтрации. В его основе лежит вариационный подход, поиск экстремума квадратичного функционала, представление функции, аппроксимирующей данные измерений в виде разложения по ортогональным функциям. Процедура основана на плоском вращении исходной системы при помощи максимизации квадратичного функционала, характеризующего соотношения коэффициентов системы и её правых частей. При этом используется априорная информация о возможных максимальных значениях коэффициентов разложения. В результате работы алгоритма получается эквивалентная система, в которой уравнения выстроены по рангу информативности. Осуществлена апробация метода на тестовых примерах и реальных данных. В качестве исходных данных был взят последовательный многолетний ряд поверхностной температуры для одного и того же района в акватории Чёрного моря на протяжении 35 лет. Данные измерений выбирались из имеющегося ряда случайным образом. Полученные при этом пропуски в данных имели продолжительность от одних до семи суток. Для двух произвольно выбранных лет были проведены эксперименты по восстановлению пропущенных данных. Процедура реализовывалась двумя способами: для самих значений температуры и для отклонений от средних значений. Были восстановлены данные о поверхностной температуре для моментов времени, когда наблюдались пропуски в измерениях. В результате численных экспериментов показана эффективность вариационного алгоритма фильтрации при реализации процедуры восстановления пропусков в данных измерений поверхностной температуры.
Ключевые слова: спутниковые данные, поверхностная температура, вариационный алгоритм
Полный текст

Список литературы:

  1. Еремеев В. Н., Кочергин В. П., Кочергин С. В., Скляр С. Н. Математическое моделирование гидродинамики глубоководных бассейнов. Севастополь: Экоси-Гидрофизика, 2002. 238 с.
  2. Кочергин С. В., Янковский А. Е. Применение алгоритма фильтрации данных при восстановлении структуры захваченных волн на шельфе Крыма // Морской гидрофиз. журн. 1995. № 5. С. 62–65.
  3. Пухтяр Л. Д., Станичный С. В., Тимченко И. Е. Оптимальная интерполяция данных дистанционного зондирования морской поверхности // Морской гидрофиз. журн. 2009. № 4. С. 34–50.
  4. Страхов В. Н. Метод фильтрации систем линейных алгебраических уравнений ― основа для решения линейных задач гравиметрии и магнитометрии // Доклады АН СССР. 1991. № 3. С. 595–599.
  5. Reynolds R. W., Smith T. M., Liu C., Chelton D. B., Casey K. S., Schlax M. G. Daily High-Resolution-Blended Analyses for Sea Surface Temperature // J. Climate. 2007. No. 20. P. 5473–5496.