發(fā)布時(shí)間：2017-04-30 20:08

  本文關(guān)鍵詞：基于多普勒法的SAR海表流場(chǎng)反演算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海表流速的測(cè)量對(duì)影響全球尺度氣候變化的熱鹽交換量起著重要的作用,而從局地尺度上講,海流對(duì)沿岸大陸架生態(tài)系統(tǒng)的顯著影響也不可忽略,因此加深對(duì)海流機(jī)制的認(rèn)識(shí)有助于監(jiān)測(cè)環(huán)境變化、維護(hù)海上安全及支持漁業(yè)發(fā)展等。衛(wèi)星遙感觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展為大面積觀測(cè)海流提供了一種有效的手段,在這其中,合成孔徑雷達(dá)(SAR)因其全天時(shí),全天候及高空間分辨率的特點(diǎn)成為觀測(cè)海流的重要傳感器之一。多普勒法的基本原理在于從SAR回波信號(hào)中提取的多普勒頻移異常值與海面的視向運(yùn)動(dòng)速度存在線性關(guān)系,近年來基于SAR海面回波數(shù)據(jù)多普勒效應(yīng)的中小尺度海流觀測(cè)技術(shù)逐漸成為微波海洋遙感觀測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文中首先基于雙尺度模型,利用連帶拉格朗日波浪理論,在假設(shè)海面的斜率及速度均服從高斯分布的前提下,給出了海面運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移及頻譜寬度的理論公式,模型中考慮了大尺度波浪對(duì)短波的傾斜調(diào)制及流體力學(xué)調(diào)制作用,傾斜調(diào)制會(huì)導(dǎo)致HH極化的多普勒頻移值大于VV極化值,流體力學(xué)調(diào)制函數(shù)中的弛豫率不為零,導(dǎo)致順風(fēng)和逆風(fēng)時(shí)的不對(duì)稱性。與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虲DOP的對(duì)比說明,本文中二維模型在中等入射角下是合理的。以ASAR的寬幅WSM數(shù)據(jù)為例,詳細(xì)說明了從SAR圖像中提取多普勒頻移值所需要的數(shù)據(jù)處理方法及誤差校正步驟,其中誤差包括方位向誤差和參考多普勒頻移誤差及殘余誤差三項(xiàng),誤差校正后陸地上多普勒頻移的均方根誤差相比于校正之前明顯的減小。從WSM圖像中反演的厄加勒斯海流的徑向速度,其中心路徑與高度計(jì)的地轉(zhuǎn)流數(shù)據(jù)存在較好的一致性；徑向速度因其較高的空間分辨率能夠更好地突出海流的中小尺度特征。與GHRSST的融合溫度數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證表明,徑向速度呈現(xiàn)的海流特征與SST圖像的特征相似;另外,徑向速度、地轉(zhuǎn)流速度與SST梯度沿某一橫截面的定量對(duì)比顯示,海流速度較大的區(qū)域?qū)?yīng)的溫度梯度值較大。值得一提的是在利用WSM數(shù)據(jù)觀測(cè)厄加勒斯海流中的Natal Pulse時(shí),徑向速度圖像相比于地轉(zhuǎn)流數(shù)據(jù)能夠更加詳細(xì)地反映沿岸的海流特征,為進(jìn)一步探究Natal Pulse的生成機(jī)制及演化過程提供了數(shù)據(jù)支持。在本文中提出了基于ASAR的成像模式數(shù)據(jù)IMS的改進(jìn)算法,利用符號(hào)多普勒方法估計(jì)SAR圖像的多普勒質(zhì)心頻率,因符號(hào)多普勒法對(duì)亮暗目標(biāo)的權(quán)重相同,引入的方位向誤差較小可以忽略不計(jì),這樣只需要校正參考多普勒頻移誤差項(xiàng)。驗(yàn)證了IMS在觀測(cè)長江口區(qū)域的海表流場(chǎng)的可行性,與潮汐表的對(duì)比證明徑向速度在合理的誤差范圍內(nèi)。因受到陸地污染加上潮汐的影響,使得高度計(jì)數(shù)據(jù)不能用于長江口,所以利用SAR圖像觀測(cè)長江口的海表流場(chǎng)就更顯必要。本文詳細(xì)討論了基于多普勒方法從SAR圖像中反演海表流場(chǎng)徑向速度的算法步驟,給出了厄加勒斯海流、Natal Pulse及長江口作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象,與地轉(zhuǎn)流數(shù)據(jù)、SST數(shù)據(jù)的直接對(duì)比或是與潮汐表的間接比較都佐證了該算法的可行性。同時(shí)給出基于雙尺度模型的理論計(jì)算,與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷腃DOP的比較驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：SAR 多普勒方法 海流
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P715
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1. 引言11-21
• 1.1 本文的研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 2. SAR成像的基本理論21-29
• 2.1 SAR海面成像原理21-25
• 2.1.1 Bragg散射機(jī)制21-22
• 2.1.2 雙尺度模型22-24
• 2.1.3 速度聚束效應(yīng)24-25
• 2.2 多普勒質(zhì)心頻率25-28
• 2.2.1 方位向信號(hào)的多普勒歷程25-27
• 2.2.2 多普勒質(zhì)心估計(jì)27-28
• 2.3 小結(jié)28-29
• 3. 海面微波散射場(chǎng)的多普勒特征29-43
• 3.1 海面模型29-34
• 3.1.1 大尺度波浪的模擬29-30
• 3.1.2 Elfouhaily海譜30-32
• 3.1.3 聯(lián)合統(tǒng)計(jì)分布特征32-33
• 3.1.4 海面散射模型33-34
• 3.2 多普勒頻移和頻譜寬度34-37
• 3.2.1 多普勒頻移34-35
• 3.2.2 多普勒頻譜寬度35-37
• 3.3 數(shù)值結(jié)果37-41
• 3.3.1 多普勒頻移和頻譜寬度37-39
• 3.3.2 與CDOP的比較39-41
• 3.4 小結(jié)41-43
• 4. 基于多普勒方法觀測(cè)海表流場(chǎng)43-60
• 4.1 多普勒質(zhì)心異常算法43-51
• 4.1.1 WSM多普勒質(zhì)心估計(jì)方法43-44
• 4.1.2 符號(hào)多普勒法SDE44-46
• 4.1.3 多普勒質(zhì)心異常算法46-47
• 4.1.4 誤差校正47-51
• 4.2 觀測(cè)厄加勒斯海流51-57
• 4.2.1 厄加勒斯海流簡介51-52
• 4.2.2 多普勒方法觀測(cè)52-54
• 4.2.3 Natal Pulse54-57
• 4.3 基于IMS數(shù)據(jù)觀測(cè)長江口海表流場(chǎng)57-59
• 4.3.1 長江口海表流場(chǎng)簡介57
• 4.3.2 IMS數(shù)據(jù)觀測(cè)長江口57-59
• 4.4 小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 個(gè)人簡歷67
• 參加項(xiàng)目情況67
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 龔子平;柯亨玉;侯杰昌;吳雄斌;程豐;;高頻地波雷達(dá)海洋表面流測(cè)量誤差分析[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2007年03期

2 劉新成;盧永金;潘麗紅;吳繼偉;;長江口和杭州灣潮流數(shù)值模擬及水體交換的定量研究[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2006年02期

3 吳雄斌,楊紹麟,程豐,吳世才,楊子杰,文必洋,石振華,田建生,侯杰昌,柯亨玉,高火濤;高頻地波雷達(dá)東海海洋表面矢量流探測(cè)試驗(yàn)[J];地球物理學(xué)報(bào);2003年03期

  本文關(guān)鍵詞：基于多普勒法的SAR海表流場(chǎng)反演算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：337492