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《浙江海洋大学》 2017年
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合成孔径雷达提取海面风、浪参数的研究

张政  
【摘要】:合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波成像雷达,其工作不受外在天气状况影响,具有全天候、全天时、高分辨率的海洋遥感观测能力。利用SAR来开展对海洋的研究已成为一个有效便捷的手段,其高分辨率的SAR图像在海面风场和海浪参数的反演方面研究具有重大意义。在前人的研究基础上,本文对SAR图像反演海面风场和海浪参数开展了相关研究。用于X波段SAR图像海面风场反演的地球物理模型函数(GMF)XMOD1,XMOD2和SIRX-MOD都是基于VV极化发展而来的。目前,仅包含了雷达入射角的极化率模型XPR结合X波段的GMF已经被用于HH极化TerraSAR-X图像海面风场的反演。而之前的双极化TerraSAR-X图像反演海面风场的研究中发现极化率模型与海面风速存在一种特别的关系。因此,为了提高HH极化TerraSAR-X图像海面风场反演的精度,本文引入了一个同时包含雷达入射角和海面风速的极化率模型,本文称之为XPR2。通过56幅双极化TS-X和TD-X图像以及与之匹配的ECMWF风场数据拟合出XPR2。再利用38幅HH极化TerraSAR-X图像和与之对应的浮标测量值验证XPR2的有效性。验证的结果显示,采用XPR2反演结果的均方根误差为1.79m/s,偏差为0.68m/s,优于XPR反演结果的均方根误差为2.31m/s,偏差为0.93m/s,另外,本文基于波段极化的Sentinel-1的SAR图像,提出了一个反演有效波高H_s和平均波周期的半经验算法。半经验算法描述的是H_s与截断波长、雷达入射角和波浪传播方向与雷达距离向之间的夹角的经验关系。此外,T_(mw)可以通过另一个H_s与截断波长的经验关系计算得到。我们收集了106幅波段极化Sentinel-1 SAR图像和与之匹配的浮标实测数据,并从106幅SAR图像中一共采集到幅与浮标对应的子图像,用其中93幅子图像用来拟合半经验算法中的系数,剩下的57幅子图像用来验证半经验算法。比较结果显示H_s的RMSE为0.69m,SI为18.3%,Bias为0.11m;T_(mw)的RMSE为1.86s,SI为24.8%,Bias为0.62s。结果表明本文的H_s半经验算法适合Sentinel-1的SAR图像海浪参数的反演。
【学位授予单位】:浙江海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P715

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