本文關鍵詞：基于海水和海床流固耦合效應及衛(wèi)星遙感圖像的地形反演

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【摘要】：近岸海域是人類活動重要區(qū)域。在這里,人類進行著各式各樣的活動,例如捕魚、開發(fā)海洋資源、旅游、軍事活動等等。海底地形結(jié)構(gòu)是近岸海域信息的重要組成部分,對于該信息的準確掌握有助于在近岸區(qū)域的軍事登陸行動、鉆井平臺的安置和漁業(yè)的發(fā)展。然后,由于一些限航區(qū)域,例如敏感區(qū)域的近岸海域、暗礁較多的淺海,船只不方便進入,設置雷達又不方便,這些都導致了近岸海底地形探測的困難。而衛(wèi)星遙感技術的問世為解決這一問題提供了有效手段。本文就是利用單幅高分辨率衛(wèi)星遙感圖像,并基于近岸海床和海水之間的流固耦合效應和線性頻散關系,研究近岸海底地形的反演方法,并進行了實驗驗證。首先討論了基于線性頻散關系的海水和海床之間流固耦合效應,得到了波浪波長、波浪角頻率和近岸海水水深之間的關系式。利用波浪角頻率保持不變的特性,結(jié)合線性頻散關系在深水區(qū)域的計算形式,通過對深水波浪波長的測量得到波浪角頻率。波浪波長是直接從高分辨率衛(wèi)星遙感圖像中測量得到的。最后,近岸海水水深的反演就是將波浪角頻率和測量得到波浪波長代入到線性頻散關系的變形形式中計算得到。然后,通過對線性頻散關系的變形式進行求導計算,得到了線性頻散關系在反演近岸海底地形時的適用范圍。并且通過工程試驗,驗證了線性頻散關系在反演近岸海底地形中具有較高的準確性。其次,為了提高計算精度,減少計算時間,本文提出了基于線性頻散關系的無角頻率算法。無角頻率算法是通過對線性頻散關系的變形得到的,并且討論了其數(shù)學表達式的數(shù)學物理意義。無角頻率算法可以避免波浪角頻率、重力加速度對計算精度的影響,并且利用簡化的運算使計算時間大幅度縮減。通過模擬實驗和工程實驗,得到了較為精確的實驗結(jié)果,說明無角頻率算法可以準確快速的反演出近岸海底地形。最后,在兩次工程實驗中,都運用到了高分辨率衛(wèi)星遙感圖像。衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展,使近岸海底地形的探測不在受到地域的限制,可以輕易的探測地球上的任何表面地區(qū)。而高分辨率的衛(wèi)星遙感圖像,更是準確測量波長的前提。對于單幅高分辨率衛(wèi)星遙感圖像的使用,由于其成本低,拍攝要求低,更是反演海底地形中利用的典范。本文就是通過使用單幅衛(wèi)星遙感圖像,不需求其他輔助參數(shù)的情況,成功反演出了近岸海底地形,顯示了該方法的實用價值。
【關鍵詞】：流固耦合 線性頻散關系 高分辨率衛(wèi)星遙感圖像 近岸海底地形
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P229.1;P237
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 近岸水深早期遙感探測方法11-15
• 1.2.1 吃水線法12
• 1.2.2 透視法12-13
• 1.2.3 波速法13-14
• 1.2.4 波周期法14-15
• 1.3 反演近岸海底地形的近代方法15-20
• 1.3.1 X-Band航海雷達15-17
• 1.3.2 視頻圖像和波數(shù)17-18
• 1.3.3 衛(wèi)星遙感圖像18-19
• 1.3.4 神經(jīng)模糊技術19-20
• 1.4 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容22-23
• 1.6 本文的主要創(chuàng)新性工作23-24
• 第2章 近岸海域流固耦合力學效應24-39
• 2.1 流體力學基本方程24-29
• 2.1.1 連續(xù)方程24-25
• 2.1.2 理想流體運動方程25-27
• 2.1.3 運動方程的三種積分形式27-29
• 2.2 液體表面波的基本方程29-32
• 2.2.1 勢波的概念29-30
• 2.2.2 液體表面波的基本方程、邊界條件和初始條件30-32
• 2.3 二維小振幅重力波的基本方程32-35
• 2.3.1 Airy波理論及近岸海域海水假設條件32-33
• 2.3.2 非線性自由表面運動邊界條件33
• 2.3.3 非線性自由表面動力邊界條件33
• 2.3.4 線性化自由表面邊界條件33-35
• 2.4 二維小振幅重力波推進的速度勢35-39
• 2.4.1 波面方程的假定35-36
• 2.4.2 二維小振幅重力波的速度勢36-39
• 第3章 利用線性頻散關系反演近岸海底地形39-55
• 3.1 波長的測量方法39-43
• 3.1.1 快速傅里葉變換方法下測量波長39-41
• 3.1.2 空間剖面測量波長方法41-43
• 3.2 研究區(qū)域的選擇43-44
• 3.3 測量實例44-48
• 3.3.1 實例研究海域44-45
• 3.3.2 衛(wèi)星遙感圖像45-47
• 3.3.3 對照海圖47-48
• 3.4 實驗結(jié)果和評估48-53
• 3.4.1 深水波長的測量與波浪角頻率的計算48-50
• 3.4.2 淺水波長的測量與水深反演50-51
• 3.4.3 精度評估51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第4章 無角頻率算法的推導與驗證55-69
• 4.1 無角頻率算法的推導55-57
• 4.2 無角頻率算法的模擬實驗驗證57-60
• 4.2.1 模擬實驗驗證的方法57-58
• 4.2.2 模擬實驗的設定數(shù)據(jù)58-59
• 4.2.3 反演結(jié)果分析59-60
• 4.3 無角頻率算法的實例應用60-67
• 4.3.1 實驗地點、衛(wèi)星遙感圖像和海圖信息60-63
• 4.3.2 實驗結(jié)果63-65
• 4.3.3 無角頻率算法反演水深值與海圖水深值的對比65-66
• 4.3.4 無角頻率算法反演水深值與線性頻散關系反演水深值的對比66-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 總結(jié)與展望69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文75

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1 方有清;衛(wèi)星遙感圖像數(shù)字處理與地學應用處理的珠聯(lián)璧合──評曾志遠教授的《衛(wèi)星遙感圖像計算機分類與地學應用研究》一書[J];遙感學報;2005年05期

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5 孫漢群;;遙感圖像及其在地理課件中的應用[J];地理教學;2007年04期

6 黃永t，

本文編號：674342