【摘要】：海面太陽(yáng)耀光是粗糙海面對(duì)太陽(yáng)的直接反射光,在探測(cè)海洋特征時(shí),太陽(yáng)耀光被認(rèn)為是常規(guī)海洋光學(xué)圖像研究范圍內(nèi)的一種嚴(yán)重的數(shù)據(jù)損失,它會(huì)成為噪聲,干擾提取的海洋信息精度。但同時(shí)由于太陽(yáng)耀光信息中包含著豐富的海面粗糙度信息,太陽(yáng)耀光圖像也能用于探測(cè)許多海洋動(dòng)力學(xué)過程和現(xiàn)象,例如船舶尾跡、海洋內(nèi)波、油跡、淺海水下地形和海面風(fēng)場(chǎng)等。本文圍繞多角度太陽(yáng)耀光圖像及其在海面風(fēng)速估算中的應(yīng)用,基于多角度太陽(yáng)耀光成像幾何模型、太陽(yáng)耀光輻射傳輸模型和海面傾斜波面概率分布模型,進(jìn)行基于多角度太陽(yáng)耀光圖像的海面粗糙度估算和海面風(fēng)速估算方法研究。本文研究的內(nèi)容和結(jié)果如下:論述了太陽(yáng)耀光圖像的成像原理,并探究了多角度圖像的成像幾何關(guān)系,基于太陽(yáng)耀光成像幾何模型和多角度太陽(yáng)耀光圖像的幾何參數(shù)計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了多角度太陽(yáng)耀光圖像逐像元的幾何參數(shù)計(jì)算,為后續(xù)的海面粗糙度和海面風(fēng)速估算提供了基礎(chǔ)參數(shù)。論述了選用的多角度成像光譜儀(Multi-angle Imaging Spectro Radiometer,MISR)的特點(diǎn),介紹了MISR數(shù)據(jù)的讀取方法,進(jìn)行了研究區(qū)域的范圍選擇,分析了研究區(qū)域概況,從原始數(shù)據(jù)中提取了后續(xù)計(jì)算所需經(jīng)緯度、成像時(shí)間等信息�；诙嘟嵌忍�(yáng)耀光遙感模型,介紹了海面傾斜波面概率分布模型(Cox-Munk模型,簡(jiǎn)稱CM模型),得到了基于MISR多角度太陽(yáng)耀光圖像的海面粗糙度估算模型。利用CM模型的海面粗糙度和海面風(fēng)速的定量關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了由海面粗糙度估算海面風(fēng)速。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解了多角度太陽(yáng)耀光圖像估算海面風(fēng)速的機(jī)理,為多角度太陽(yáng)耀光遙感圖像選取和分析應(yīng)用提供依據(jù)。利用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的風(fēng)速數(shù)據(jù)和浮標(biāo)風(fēng)速數(shù)據(jù),對(duì)此模型的應(yīng)用實(shí)例開展了驗(yàn)證評(píng)估。實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果表明,與ECMWF風(fēng)速匹配良好且具有較好的相關(guān)性(R=0.745),均方根誤差為1.514m/s,平均絕對(duì)誤差為1.319m/s,具有較好的一致性。相對(duì)于散射計(jì)和SAR等已有遙感手段的風(fēng)速反演結(jié)果,精度較高。因此,本方法拓展了多角度MISR太陽(yáng)耀光圖像信息的應(yīng)用,為多角度太陽(yáng)耀光圖像估算海面風(fēng)速打下基礎(chǔ),是海面風(fēng)速探測(cè)的一種新思路。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;P732
【圖文】：

課題研究的背景和意義海洋，如圖 1.1 所示，不僅神秘莫測(cè)，又充滿能量，從古自今，不計(jì)家學(xué)者被海洋所吸引，走向大海的深處，去探索海洋的秘密，去挖掘。當(dāng)今世界，陸地資源基本已經(jīng)被探索完畢，因此，越來越多的人將海洋。隨著人數(shù)的增加，海洋科學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)今全世界一個(gè)極其熱門整個(gè)地球三分之二的面積屬于海洋，伴隨著人類對(duì)資源需求的不斷增資源已經(jīng)不能滿足人類的需要，因此，研究海洋、開發(fā)海洋、利用海為將來的人類的生存和發(fā)展提供更豐富的資源。尤其海洋中的水約占水量的 97%，海洋中富含各種礦產(chǎn)、魚類等資源。隨著 21 世紀(jì)的到來有了很大的進(jìn)步，人類對(duì)物質(zhì)的需求促進(jìn)了對(duì)海洋的開發(fā)與研究，因也是屬于海洋的一個(gè)新世紀(jì)，海洋技術(shù)是這個(gè)新世紀(jì)的重要標(biāo)志之一海洋高新技術(shù)。對(duì)于海洋這個(gè)變化多端的神秘地帶，人類還顯得很渺，對(duì)于海洋風(fēng)、浪、流、潮等物理海洋要素?cái)?shù)據(jù)及其變化規(guī)律的研究海洋資源開發(fā)利用，比如對(duì)航運(yùn)、國(guó)防、造船、港口和海上石油開采重大意義。

圖 1.2 海上浮標(biāo)面太陽(yáng)耀光由粗糙海面對(duì)太陽(yáng)光直接反射形成。在常規(guī)的海洋光陽(yáng)耀光常常在提取海洋信息時(shí)，干擾其精度。但是，太陽(yáng)耀光信著豐富的海面粗糙度信息，海面粗糙度信息又和海洋動(dòng)力環(huán)境狀所以太陽(yáng)耀光信息也能用于探測(cè)許多海洋動(dòng)力學(xué)過程和現(xiàn)象，例海洋內(nèi)波、油跡、淺海水下地形和海面風(fēng)場(chǎng)估算等。由此可見，洋遙感應(yīng)用中的重要組成部分，研究太陽(yáng)耀光的應(yīng)用，具有非常義。用太陽(yáng)耀光估算海面風(fēng)場(chǎng)的原理和合成孔徑雷達(dá)（Synthetic SAR）估算海面風(fēng)場(chǎng)的原理類似，二者同樣基于海面粗糙度信息術(shù)估算海面風(fēng)場(chǎng)已經(jīng)歷了較為完善、成熟的研究和發(fā)展，而利用估算海面風(fēng)場(chǎng)的技術(shù)相比前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。其原因和太陽(yáng)耀光的成刻緊密相關(guān)，且太陽(yáng)耀光技術(shù)還面臨許多其他困難，例如太陽(yáng)耀成像條件暫無明確結(jié)論、傳輸模型較為復(fù)雜等。但是光學(xué)圖像具

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本文編號(hào)：2712693