微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法

編制說明

一、概況

1.1任務(wù)來源

2022年9月6日，自然資源部下達(dá)《自然資源部辦公廳關(guān)于印

發(fā)2022年度自然資源標(biāo)準(zhǔn)修訂工作計劃的通知》（自然資辦發(fā)

[2022]39號），本文件是自然資源部發(fā)布的2022年自然資源衛(wèi)星應(yīng)用

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計劃項目之一，標(biāo)準(zhǔn)計劃名稱《微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)

量評價方法》，項目編號：202233010。本文件由全國地理信息標(biāo)準(zhǔn)化

技術(shù)委員會衛(wèi)星應(yīng)用分技術(shù)委員會歸口，由國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心牽

頭起草。計劃周期：24個月。

1.2目的意義

星載微波散射計是目前獲取全球海面風(fēng)速與風(fēng)向觀測資料最主

要的遙感器。目前國內(nèi)外已有包括C波段扇形固定波束微波散射計，

Ku波段筆形波束圓錐掃描方式微波散射計，扇形波束圓錐掃描方式

微波散射計，以及C波段與Ku波段雙頻扇形波束圓錐掃描方式微波

散射計等在內(nèi)的多個星載散射計投入業(yè)務(wù)化運(yùn)行，極大豐富了全球海

面風(fēng)矢量觀測數(shù)據(jù)。

隨著我國星載微波散射計的持續(xù)增加，以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷

進(jìn)步，星載微波散射計海面風(fēng)矢量產(chǎn)品在國內(nèi)外認(rèn)可度不斷提升，我

國也已成為國際上最具影響力的衛(wèi)星遙感海面風(fēng)場產(chǎn)品提供者之一。

1

一方面，對海面風(fēng)場產(chǎn)品的質(zhì)量評價，是星載微波散射計地面數(shù)據(jù)處

理系統(tǒng)的重要組成部分，也是海面風(fēng)場產(chǎn)品業(yè)務(wù)化應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的重

要環(huán)節(jié)，同時數(shù)值天氣同化預(yù)報、氣候態(tài)評估等相關(guān)用戶對產(chǎn)品的時

效性、精度、一致性等提出了更高要求。另一方面，國內(nèi)還沒有專門

的微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法標(biāo)準(zhǔn)，用戶經(jīng)常在數(shù)據(jù)使用

前，根據(jù)經(jīng)驗對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評價，由于評價標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，甚至評價

方法不科學(xué)，造成評價結(jié)果的有效性與一致性差強(qiáng)人意，嚴(yán)重制約了

數(shù)據(jù)的推廣與應(yīng)用。因此迫切需要制定微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量

評價方法標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹

配、產(chǎn)品精度評價、產(chǎn)品一致性評價、產(chǎn)品空間分辨率評價以及產(chǎn)品

質(zhì)量標(biāo)識效果評價方法，為自主海洋衛(wèi)星微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品業(yè)

務(wù)化、實用化發(fā)展提供有效工具，進(jìn)一步發(fā)揮自主衛(wèi)星的應(yīng)用效能，

以期取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

此外，通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定，可使我國衛(wèi)星遙感海面風(fēng)場產(chǎn)品標(biāo)

準(zhǔn)與國際接軌，有利于數(shù)據(jù)產(chǎn)品全球共享，提高我國在國際海洋環(huán)境

觀測中的話語權(quán)，提高海洋開發(fā)利用效率，推動海洋產(chǎn)業(yè)化形成和海

洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高海洋開發(fā)利用中的科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率，促進(jìn)我國海洋

經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

1.3主要起草人及工作分工

編制任務(wù)下達(dá)后，國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心為牽頭單位，南京信息

工程大學(xué)、航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司等共同成立了編制組。編

制組成員包括海洋二號衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理團(tuán)隊的主要成員，以及長期從事

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衛(wèi)星海洋遙感專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員和專家分工合作開展標(biāo)準(zhǔn)各

章節(jié)的編寫，編制組主要人員組成及分工見表1。

表1編制組人員分工

序號姓名單位任務(wù)分工備注

標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)技術(shù)把關(guān)、

1鄒巨洪國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心

組織和終稿修改執(zhí)筆

負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹

2林文明南京信息工程大學(xué)配、產(chǎn)品空間分辨能力評價方

法編寫

負(fù)責(zé)產(chǎn)品精度評價方法、產(chǎn)品

3王志雄南京信息工程大學(xué)

一致性評價方法編寫

航天宏圖信息技術(shù)股份負(fù)責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)識效果評價

4鮑青柳

有限公司方法編寫

參與產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)識效果評價

5穆博國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心

方法編寫

參與產(chǎn)品一致性評價方法、產(chǎn)

6崔松雪國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心

品精度評價方法編寫

參與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹

7閻宇國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心配、產(chǎn)品空間分辨能力評價方

法編寫

參與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹

8梁超國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心配、產(chǎn)品空間分辨能力評價方

法編寫；聯(lián)系人

9張艷杰國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心標(biāo)準(zhǔn)編寫指導(dǎo)

1.4主要工作過程

1.4.1征求意見稿階段

2021年9月-2021年12月，編制組開展了大量的調(diào)研工作，包

括國內(nèi)外有關(guān)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以及微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法

的實際實施情況，編制組開始起草標(biāo)準(zhǔn)草案。

2022年1月-2022年4月，以標(biāo)準(zhǔn)草案為基礎(chǔ)，編制組又以電話、

社交軟件、電子郵件和視頻會議的形式與衛(wèi)星遙感海面風(fēng)場產(chǎn)品生產(chǎn)

與應(yīng)用相關(guān)單位、大學(xué)、科研院所的多位技術(shù)專家和生產(chǎn)專家進(jìn)行多

次交流探討，并根據(jù)專家意見對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行修改完善，形成初稿。

3

2022年4月-2024年12月，以初稿為基礎(chǔ)，編制組又以電話、

社交軟件、電子郵件和視頻會議等形式與衛(wèi)星海洋遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品制作

與應(yīng)用相關(guān)單位、大學(xué)、科研院所的多位技術(shù)專家進(jìn)行多次交流探討，

并根據(jù)專家意見對初稿進(jìn)行修改完善，于2024年12月完成了標(biāo)準(zhǔn)征

求意見稿和編制說明。

1.4.2送審稿階段

暫無。

1.4.3報批稿階段

暫無。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本文件的編制依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的

結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》（GB/T1.1-2020）編寫，并充分考慮了與《海洋觀

測規(guī)范第5部分：衛(wèi)星遙感觀測》（GB/T14914.5-2021）以及其他海

洋觀測相關(guān)基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)。編制遵循以下原則：

（1）一致性與協(xié)調(diào)性

本文件與GB/T14914.5-2021《海洋觀測規(guī)范第5部分：衛(wèi)星

遙感觀測》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)，保持標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容間的一致性，避免新

制定標(biāo)準(zhǔn)同已經(jīng)頒布實施或正在報批的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間的沖突和矛盾。

本文件是在上述衛(wèi)星遙感觀測標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，對微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)

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品質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹配、評價方法，以及質(zhì)量等級確

定等相關(guān)規(guī)范和約定進(jìn)行補(bǔ)充完善。

（2）科學(xué)性與系統(tǒng)性

微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法是微波散射計地面數(shù)據(jù)

處理系統(tǒng)的重要組成部分，也是海面風(fēng)場產(chǎn)品業(yè)務(wù)化應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的

關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在確保數(shù)據(jù)廣泛、高效使用的前提，應(yīng)遵循海洋觀測標(biāo)準(zhǔn)

體系，確定本文件的定位、內(nèi)容以及與其它標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。微波散射計

海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法工作各個階段環(huán)環(huán)相扣，銜接緊密，相關(guān)

性極強(qiáng)，因此，對各階段的技術(shù)指標(biāo)和要求的制定應(yīng)科學(xué)、合理。

（3）通用性與靈活性

微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法涉及較多評價指標(biāo)和環(huán)

節(jié)，以及不同的用戶需求，實現(xiàn)的技術(shù)路線各有差異，因此需要明確

最基本、最普遍適用的技術(shù)指標(biāo)和要求以進(jìn)行規(guī)范和約定，使之既可

控制微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法全過程的質(zhì)量，又可以充

分發(fā)揮不同評價指標(biāo)的特點，滿足不同類型用戶的需求，保持文本的

通用性與靈活性。

（4）實用性與可繼承性

作為指導(dǎo)和規(guī)范數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)具有實用性與

可繼承性。舊的指標(biāo)和要求有的必須調(diào)整以適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展和不同用

戶的需求和使用習(xí)慣，有的必須保留和繼承以保持海洋觀測產(chǎn)品生產(chǎn)

的延續(xù)性以及海洋觀測成果的可靠性。

5

例如，當(dāng)前微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價方法的編制，在數(shù)

據(jù)時空匹配、產(chǎn)品精度評價等方面繼承了我國海洋衛(wèi)星地面系統(tǒng)建

設(shè)，以及承擔(dān)國家重點研發(fā)計劃課題“基于國產(chǎn)快速輻射傳輸模式的

大氣海洋一體化參數(shù)反演與應(yīng)用研究”等衛(wèi)星遙感重點科研專項成果

相關(guān)經(jīng)驗，保持了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)間的可繼承性。

2.2國內(nèi)外調(diào)研情況

星載微波散射計是目前獲取全球海面風(fēng)速與風(fēng)向觀測資料最主

要的遙感器。自1978年美國發(fā)射第一個搭載業(yè)務(wù)化運(yùn)行散射計的衛(wèi)

星Seasat以來，微波散射計廣泛應(yīng)用于全球海面風(fēng)矢量業(yè)務(wù)化監(jiān)測，

包括以MetOp衛(wèi)星ASCAT為代表的C波段扇形固定波束微波散射

計，以QuikSCAT衛(wèi)星QSCAT和海洋二號衛(wèi)星HSCAT為代表的Ku

波段筆形波束圓錐掃描方式微波散射計，中法海洋星CSCAT為代表

的扇形波束圓錐掃描方式微波散射計，以及FY-3E風(fēng)雷達(dá)采用的C

波段與Ku波段雙頻扇形波束圓錐掃描方式微波散射計等在內(nèi)的多個

星載散射計投入業(yè)務(wù)化運(yùn)行，極大豐富了全球海面風(fēng)矢量觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)

品。

我國于2011年8月16日發(fā)射了國內(nèi)第一個搭載可業(yè)務(wù)化運(yùn)行的

微波散射計（HSCAT-A）的海洋二號A衛(wèi)星（HY-2A）。并于2018

年10月25日，2020年9月21日與2021年5月19日分別發(fā)射了

HY-2B，HY-2C與HY-2D衛(wèi)星。HY-2A/B/C/D衛(wèi)星均搭載有微波散

射計，其主要目標(biāo)是全球海面風(fēng)場觀測。HY-2A衛(wèi)星微波散射計設(shè)計

測風(fēng)風(fēng)速范圍為4～24m/s，風(fēng)速精度為2m/s或10%；風(fēng)向測量范圍

6

為0°～360°，風(fēng)向精度為±20°。目前HY-2B，HY-2C與HY-2D

衛(wèi)星同時在軌運(yùn)行，形成三星組網(wǎng)散射計觀測星座，可保證每6小時

覆蓋約90%海域的海面風(fēng)場觀測。

國外目前沒有專門的微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價標(biāo)

準(zhǔn)，在用戶手冊上有對數(shù)據(jù)的說明，以及精度的簡單評價。以美國JPL

發(fā)布的QuikSCATL2B級海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品為例，其在用戶手冊上對

產(chǎn)品的風(fēng)速與風(fēng)向精度，以及質(zhì)量控制標(biāo)識有詳細(xì)描述。

與國外情況類似，國內(nèi)目前還沒有制定針對微波散射計海面風(fēng)場

數(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)，針對目前已經(jīng)發(fā)射的海洋二號系列，中法

海洋星系列，以及風(fēng)云3E衛(wèi)星微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品，也只

在數(shù)據(jù)使用手冊或在軌測試報告中有對相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的精度評價。以

海洋二號衛(wèi)星微波散射計L2B級海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品為例，國家衛(wèi)星

海洋應(yīng)用中心根據(jù)海洋二號衛(wèi)星地面系統(tǒng)在軌測試大綱采用了風(fēng)速

與風(fēng)向精度作為評價指標(biāo)，并以每周一次/每月一次的頻次，對產(chǎn)品

的風(fēng)速與風(fēng)向精度進(jìn)行評價。同時相關(guān)質(zhì)量評價只涉及風(fēng)速與風(fēng)向的

精度評價，缺乏對產(chǎn)品的一致性、空間分辨率以及質(zhì)量標(biāo)識效果等進(jìn)

行有效評價，對產(chǎn)品質(zhì)量的描述不夠全面。

此外國內(nèi)外學(xué)者發(fā)表了大量關(guān)于微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品精度

評價的相關(guān)文章，但沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且不夠系統(tǒng)。例如，有的學(xué)者

在評價風(fēng)速與風(fēng)向精度的過程中，采用全風(fēng)速段的數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)速與風(fēng)

向的評價，有的學(xué)者采用全風(fēng)速段數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)速精度評價，采用風(fēng)速

大于2m/s或者4m/s的數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)向精度評價，有的學(xué)者則對風(fēng)速與

7

風(fēng)向精度評價統(tǒng)一采用風(fēng)速大于2m/s或者4m/s的數(shù)據(jù)，造成不同評

價結(jié)果之間難以進(jìn)行比對。

為提高標(biāo)準(zhǔn)的實用性，課題組在標(biāo)準(zhǔn)制定前期進(jìn)行了大量的調(diào)

研、資料收集，以及技術(shù)試驗等工作，在編制過程中與衛(wèi)星應(yīng)用分技

術(shù)委員會、海洋調(diào)查觀測監(jiān)測分技術(shù)委員會、自然資源部國土衛(wèi)星遙

感應(yīng)用中心、國家海洋環(huán)境預(yù)報中心、國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計量中心、中國

氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報中心、廣東海洋大學(xué)、廣州大學(xué)、自然資源部第二海

洋研究所及航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司等有關(guān)單位的專家進(jìn)行

了多次交流和探討。同時充分利用主編單位承擔(dān)海洋衛(wèi)星地面系統(tǒng)建

設(shè)任務(wù)，以及承擔(dān)國家重點研發(fā)計劃課題“基于國產(chǎn)快速輻射傳輸模

式的大氣海洋一體化參數(shù)反演與應(yīng)用研究”等衛(wèi)星遙感海洋環(huán)境數(shù)據(jù)

處理相關(guān)重點科研專項任務(wù)的有利條件，總結(jié)衛(wèi)星遙感微波散射計海

面風(fēng)場數(shù)據(jù)處理、歸檔、管理與分發(fā)等工程建設(shè)經(jīng)驗及氣候態(tài)數(shù)據(jù)集

構(gòu)建、數(shù)值天氣預(yù)報模式同化應(yīng)用等實踐經(jīng)驗，并針對性補(bǔ)充開展大

量技術(shù)驗證，最終從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹配、質(zhì)量評價、質(zhì)量等級

確定、質(zhì)量評價報告編制、過程質(zhì)量控制等方面總結(jié)提煉要求和經(jīng)驗。

a)GB/T14914.5-2021《海洋觀測規(guī)范第5部分：衛(wèi)星遙感海洋

觀測規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可滿足海洋遙感衛(wèi)星基礎(chǔ)觀測數(shù)據(jù)的生產(chǎn)需

求，但該標(biāo)準(zhǔn)并未對微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價方法進(jìn)行

說明。

8

b)GB/T15920-1995《物理海洋學(xué)術(shù)語物理海洋學(xué)》、QX/T

51-2007《地面氣象觀測規(guī)范第7部分：風(fēng)向和風(fēng)速觀測》對海面風(fēng)

速與海面風(fēng)向等術(shù)語進(jìn)行了規(guī)定，但并未涉及本文件關(guān)注的衛(wèi)星遙感

微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價方法。

c)主編單位和參編單位已在海洋衛(wèi)星地面系統(tǒng)建設(shè)，以及衛(wèi)星遙

感業(yè)務(wù)化應(yīng)用中積累了大量的實際經(jīng)驗，并發(fā)表大量相關(guān)學(xué)術(shù)論文，

取得相關(guān)發(fā)明專利授權(quán)；參編人員邀請了在海洋觀測與海洋環(huán)境數(shù)值

預(yù)報等應(yīng)用領(lǐng)域具有實際科研能力、實際工作經(jīng)驗的專家及同行。

d）本文件在制定過程中，廣泛收集了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，

作為本文件制定的參考和借鑒依據(jù)，主要內(nèi)容參見參考文獻(xiàn)。

2.3主要技術(shù)內(nèi)容的說明

2.3.1標(biāo)準(zhǔn)化對象及適用范圍說明

本文件確立了微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品質(zhì)量評價總體要求，規(guī)定

了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)時空匹配、評價方法以及質(zhì)量評價報告編制等內(nèi)容。

本文件適用基于海洋二號系列衛(wèi)星和中法海洋衛(wèi)星微波散射計

海面風(fēng)場產(chǎn)品的質(zhì)量評價。

2.3.3標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容指標(biāo)或要求確定的依據(jù)

（1）標(biāo)準(zhǔn)的定位

在本文件編制過程中，海洋觀測規(guī)范第5部分：衛(wèi)星遙感觀測等

與海洋觀測相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)對不同衛(wèi)星遙感海洋基礎(chǔ)觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品

的生產(chǎn)流程等方面進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定。本文件是在繼承前述國家標(biāo)準(zhǔn)

9

基礎(chǔ)上，結(jié)合微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價需求，對部分技

術(shù)方案進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整、補(bǔ)充和完善。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量評價的具體要求

a)對不同衛(wèi)星搭載的微波散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品應(yīng)采用相同的評

價方法進(jìn)行質(zhì)量評價；

b)待評價產(chǎn)品的文件名及數(shù)據(jù)格式應(yīng)與產(chǎn)品制作單位提供的命

名規(guī)則及數(shù)據(jù)格式說明一致；

c)參考數(shù)據(jù)應(yīng)為業(yè)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布并驗證過的數(shù)據(jù)；

d)待評價產(chǎn)品與參考數(shù)據(jù)形成的匹配樣本點在空間上宜均勻分

布；

e)海面風(fēng)速與風(fēng)向應(yīng)為海面10m高處風(fēng)速與風(fēng)向，風(fēng)速單位應(yīng)采

用m/s，風(fēng)向單位應(yīng)采用度（°）。

（3）微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量評價方法

1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

待評價散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品準(zhǔn)備較長時間序列長度的待評價產(chǎn)

品，以及相應(yīng)的可用作參考的風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品；考慮到統(tǒng)計意義上對樣

本數(shù)量的要求，以及星載散射計與參考風(fēng)場每天數(shù)據(jù)獲取能力、數(shù)據(jù)

匹配程度等因素，要求用于質(zhì)量評價的數(shù)據(jù)時間序列不少于3個月，

匹配的樣本數(shù)量才能基本具有統(tǒng)計意義。

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對用作評價的參考數(shù)據(jù)，選用剔除被ECMWF列入浮標(biāo)黑名單

內(nèi)的浮標(biāo)數(shù)據(jù)、ERA5再分析海面風(fēng)場數(shù)據(jù)以及歐洲氣象衛(wèi)星組織發(fā)

布的ASCAT微波散射計L2級海面風(fēng)場數(shù)據(jù)。這三種數(shù)據(jù)源為國際

同行公認(rèn)的經(jīng)過質(zhì)量檢驗的海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品，在文獻(xiàn)中經(jīng)常被用作

散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品精度評價的參考數(shù)據(jù)源。

2）數(shù)據(jù)時空匹配

數(shù)據(jù)時空匹配充分考慮了星載微波散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品，以

及作為參考數(shù)據(jù)的浮標(biāo)數(shù)據(jù)、ASCAT數(shù)據(jù)以及ERA5數(shù)據(jù)的時空分

布特征，同時也考慮了海面風(fēng)場時空變化特征情況。通常情況下，空

間距離小于25km，時間差異小于1h的兩個海面風(fēng)場觀測數(shù)據(jù)，可以

認(rèn)為是準(zhǔn)同步觀測，即以這兩個觀測數(shù)據(jù)作為一組同步觀測數(shù)據(jù)?？?/p>

慮到錨系浮標(biāo)觀測風(fēng)場觀測頻次為1h，且為連續(xù)觀測定點觀測，而

散射計風(fēng)場產(chǎn)品通常為25km空間分辨率，因此在與散射計數(shù)據(jù)進(jìn)行

匹配時，采用30min時間窗，倍待評價產(chǎn)品空間分辨率空間窗進(jìn)行

數(shù)據(jù)匹配；與ASCAT數(shù)據(jù)以及ERA5數(shù)據(jù)的匹配與浮標(biāo)數(shù)據(jù)類似。

3）評價方法

a)精度評價

產(chǎn)品精度評價采用經(jīng)典的風(fēng)速風(fēng)向均方根誤差進(jìn)行評價?？紤]到

低風(fēng)區(qū)（<4m/s）海面分辨單元內(nèi)（25km×25km）風(fēng)場變率相對較大，

尤其是風(fēng)向擾動較大，浮標(biāo)或散射計難以準(zhǔn)確反演平均風(fēng)向，ERA5

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等數(shù)值模式也同樣難以準(zhǔn)確刻畫對應(yīng)時刻空間范圍（25km×25km）

的平均風(fēng)向。基于此，在風(fēng)向的真實性檢驗中，風(fēng)向精度評估應(yīng)篩選

平均風(fēng)速大于4m/s的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估?？紤]到風(fēng)速的截斷效應(yīng)，對風(fēng)

速的評價，則采用全風(fēng)速區(qū)間的匹配數(shù)據(jù)集進(jìn)行評價。

同時，QC比率也是精度評價過程中的一個重要的指標(biāo)。通常情

況下，采用同樣處理方法得到的散射計海面風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品，QC比率

越高，表明更多的數(shù)據(jù)被剔除，通常情況下評價所得精度會越高。為

了使得評價結(jié)果具有可比性，應(yīng)對QC比率進(jìn)行記錄，并盡量在同樣

的QC比率下進(jìn)行比對分析。

b）一致性評價

產(chǎn)品一致性評價長期以來被大家所忽略，但是該指標(biāo)是影響數(shù)據(jù)

產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)之一，尤其是在數(shù)據(jù)天氣預(yù)報同化應(yīng)用，以及長

時間序列氣候態(tài)分析時，該指標(biāo)尤為重要?？紤]到與浮標(biāo)數(shù)據(jù)匹配的

較為困難，而產(chǎn)品一致性評價所需數(shù)量相對較大，僅選取ASCAT與

ERA5數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)來進(jìn)行評價。

考慮到筆形波束圓錐掃描觀測體制的觀測特點，在散射計刈幅的

不同區(qū)域，所得風(fēng)場產(chǎn)品精度通常會有差異。同時風(fēng)場產(chǎn)品精度隨著

風(fēng)速的變化情況，也是評價風(fēng)場產(chǎn)品是否具有非線性誤差的重要指

標(biāo)，因此選用相對參考數(shù)據(jù)風(fēng)速偏差隨風(fēng)速大小變化情況、風(fēng)向偏差

隨風(fēng)速大小變化情況、風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差隨風(fēng)速大小變化情況、風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)差

隨風(fēng)速大小變化情況、風(fēng)速概率密度分布情況、風(fēng)速與方向均方根誤

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差與偏差隨刈幅位置變化情況，評價產(chǎn)品在不同風(fēng)速條件下，以及不

同刈幅位置條件下的一致性情況。

c）空間分辨率評價

目前星載散射計觀測結(jié)果通常重采樣到25km的風(fēng)矢量單元上，

其風(fēng)矢量產(chǎn)品為對落在風(fēng)矢量單元內(nèi)的多個后向散射系數(shù)觀測結(jié)果

進(jìn)行風(fēng)矢量反演獲得，通常意義上所說的產(chǎn)品空間分辨率，是指風(fēng)矢

量單元的空間分辨率，但是其實際的空間分辨率，是由后向散射系數(shù)

的實際分辨率（足印或切片大小）決定。風(fēng)場能量譜描述了海面風(fēng)場

的空間變化特征，反映了觀測系統(tǒng)真實的空間分辨能力特征，

HY-2B/SCAT和ECMWF的風(fēng)場能量譜對比如下所示，從中小尺度

（25km）到大尺度(800km)，HY-2B/SCAT風(fēng)場的空間變異特性均比

ECMWF更大，表明HY-2B/SCAT能夠解析比ECMWF更小尺度的風(fēng)

場變異性。采用風(fēng)場能量譜，可以對產(chǎn)品的實際空間分辨率進(jìn)行評價。

另一方面，產(chǎn)品的空間分辨率是決定重采樣次數(shù)的重要指標(biāo)，而

重采樣次數(shù)是影響信噪比的重要指標(biāo)，對同一個散射計觀測結(jié)果，采

用更粗的分辨率所得的風(fēng)場產(chǎn)品，其精度通常較之更細(xì)分辨率的產(chǎn)品

具有更高的精度。因此，為便于比較，在描述風(fēng)場產(chǎn)品精度的同時，

應(yīng)支出其對應(yīng)的空間分辨率。對不同產(chǎn)品的比對，應(yīng)在同樣分辨率下

進(jìn)行。

d）質(zhì)量標(biāo)識效果評價

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業(yè)務(wù)化運(yùn)行的散射計海面風(fēng)場產(chǎn)品，通常會帶有質(zhì)量標(biāo)識，這些

質(zhì)量標(biāo)識可以對載荷異常（例如散射計增益異常），或者觀測環(huán)境異

常（例如受陸地與海冰影響，或者受降雨影響）的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，以

免這類異常數(shù)據(jù)進(jìn)入后續(xù)應(yīng)用。是散射計風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)志的效

果，也是其數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。對質(zhì)量標(biāo)識的評價，采用與產(chǎn)品精

度評價類似的方法，將被質(zhì)量標(biāo)識的數(shù)據(jù)與參考數(shù)