【摘要】：渤海及其沿海地區(qū)是中國重要的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。每年冬季,海冰凍結(jié)及漂移會(huì)嚴(yán)重威脅渤海的航運(yùn),油氣勘探及海上作業(yè)生產(chǎn)等活動(dòng),給我國造成了無法估量的經(jīng)濟(jì)損失。在海冰監(jiān)測中,海冰厚度是冰量估算、海冰冰情評(píng)估及災(zāi)害評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。目前,國內(nèi)外海冰厚度的探測主要依賴于現(xiàn)場觀測,利用遙感反演海冰厚度尚處于研究階段,未實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化。 極化合成孔徑雷達(dá)(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, PolSAR)不僅具有普通SAR傳感器全天時(shí)全天候觀測的能力,而且還能提供非常豐富的極化信息,是海冰監(jiān)測的理想數(shù)據(jù)源。本文利用極化SAR數(shù)據(jù)開展渤海海冰厚度探測研究,分別發(fā)展了海冰厚度分級(jí)探測方法和海冰厚度定量反演方法,初步給出了渤海冰厚探測的新技術(shù)途徑。 在海冰厚度分級(jí)提取方面:首先確定了C波段SAR影像可識(shí)別的渤海海冰類型,并將渤海海冰類型與海冰厚度相關(guān)聯(lián),建立與厚度相對(duì)應(yīng)的C波段星載SAR海冰分類體系;然后利用SAR影像開展海冰微波響應(yīng)特性分析,發(fā)現(xiàn)依據(jù)本文提出的分類體系,可從SAR影像中區(qū)分渤海海冰類型,得到渤海海冰厚度等級(jí),驗(yàn)證了本分類體系的有效性;在此基礎(chǔ)上,利用高分辨率全極化SAR影像的優(yōu)勢(shì),提取海冰的極化散射特征,并結(jié)合二叉樹分類思想,開展高分辨率全極化SAR海冰類型的分類算法研究,提高SAR海冰分類精度;最后依據(jù)海冰分類的結(jié)果和提出的海冰分類體系,最終實(shí)現(xiàn)SAR海冰厚度分級(jí)探測。 在海冰厚度定量反演方面:首先開展了海冰微波特性實(shí)驗(yàn),探索性的研究了一種多離散散射體(氣泡和鹵水胞)不同分布的海冰電磁散射模型,為了解海冰的電磁散射機(jī)理提供理論指導(dǎo);然后結(jié)合海冰電磁散射模型和渤海海冰熱動(dòng)力學(xué)生長模型,開展了海冰生長過程中,不同波段、極化和入射角等參數(shù)對(duì)極化SAR海冰厚度探測能力的影響分析,為后續(xù)的海冰厚度定量反演提供參考依據(jù);最后根據(jù)海冰的電磁散射機(jī)理,改進(jìn)Freeman分解的體散射模型,給出了一種基于極化分解的SAR海冰厚度定量反演方法,并利用實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本方法。
【圖文】：

同時(shí)，渤海及其周邊地區(qū)也是我國重要的經(jīng)濟(jì)油氣資源，許多重要的大油田，如勝利油田、遼渤海主要的石油平臺(tái)分布[1]。每年冬季，海冰凍勘探及海上生產(chǎn)等均有不同程度的影響，甚至已造成多次石油平臺(tái)倒塌、船舶受損、航運(yùn)受阻估量的經(jīng)濟(jì)損失。年來幾次發(fā)生嚴(yán)重冰情，如 1969 年渤海的特大最大冰厚達(dá) 100 cm，并且推倒“海一井”和“阻滯船舶 125 艘，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失[1][2]。即冰依然會(huì)在個(gè)別海區(qū)造成災(zāi)害。如海冰的漂移擴(kuò)能正常運(yùn)行，甚至威脅平臺(tái)的安全，過大的振動(dòng)10 年冬季，渤海更是發(fā)生了 30 年一遇的特大海漁業(yè)損失就超過 30 億元，經(jīng)濟(jì)損失巨大！

回答這個(gè)問題，難度很大，因?yàn)橹挥性诖罅揩@取海冰類型樣本的同時(shí)，同步獲取不同入射角、不同極化下該海冰樣本的微波散射數(shù)據(jù)的條件下，才有可能得出令人信服的結(jié)論。Partington K. C., et al.也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題，他們利用 ProSensing 公司生產(chǎn)的 C波段全極化散射計(jì)系統(tǒng)在波弗特海的阿蒙森灣（Amundsen Gulf）開展了大量的現(xiàn)場研究實(shí)驗(yàn)，得到了一些可以值得借鑒的結(jié)論[64]。Partington K. C.等人在實(shí)驗(yàn)過程獲得的海冰類型樣本有油脂狀冰/粘冰、暗尼羅冰，蓮葉冰，亮尼羅冰，灰白冰，，一年冰和多年冰，這些海冰類型對(duì)應(yīng)于我國海冰分類劃分標(biāo)準(zhǔn)中的初生冰、尼羅冰、蓮葉冰、灰白冰和白冰（見圖 1-2）。圖1-2 給出了 Partington K. C.等（2010）利用 C-波段散射計(jì)獲取上述海冰樣本的微波數(shù)據(jù)，其中微波數(shù)據(jù)用偽彩色編碼的形式給出：左邊的色彩編碼圖是用 HH 填充紅色通道、HV 填充綠色通道和 HV/HH 比填充藍(lán)色通道；右邊的色彩編碼圖是用 HH 填充紅色通道、VV 填充綠色通道和 HH/VV 比填充藍(lán)色通道。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：P731.15

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 周慶;淡水冰單軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

2 謝欽川;基于多頻段SAR極化數(shù)據(jù)的海冰分類研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2708908