低秩和联合平滑性约束下的时变海表面温度重构方法

来源：电子与信息学报杂志2024年第11期北京时间：

作者：李姣, 万腾汶, 邱伟

单位：1.长沙理工大学数学与统计学院 长沙 4101142.中国人民解放军国防科技大学气象海洋学院 长沙 410073

摘要：海表面温度对于海洋动力过程及海气相互作用等具有重要意义，是海洋环境关键要素之一。浮标是海表面温度观测的常用手段，但由于浮标在空间的分布不规则，浮标采集的海表面温度数据也呈现非规则性。另外，浮标在实际工作中难免存在故障，致使采集的海表面温度数据存在缺失。因此对存在缺失的非规则海表面温度数据进行重构具有重要意义。该文通过将海表面温度数据建立为时变图信号，利用图信号处理方法解决海表面温度缺失数据重构问题。首先，利用数据的低秩性和时域-图域联合变差特性构建海表面温度重构模型；其次，基于交替方向乘子法框架提出一种求解该优化模型的基于低秩和联合平滑性(LRJS)的时变图信号重构方法，并分析该方法的计算复杂度和估计误差的理论极限；最后，采用南海和太平洋海域海表温度数据对方法的有效性进行了评估，结果表明，与现有缺失数据重构方法相比，该文所提LRJS方法有更高的重建精度。

关键词：海表面温度, 时变图信号, 信号重构, 低秩, 联合平滑性

基金资助：国家自然科学基金(42176197)，湖南省自然科学基金(2022JJ40461)，湖南省教育厅优秀青年项目(21B0301)