合成孔径雷达反演海面风场

摘要

本文主要研究的是利用现代信息获取的主要手段之一—合成孔径雷达(SAR)来反演海面风场，在讨论了传统方法的特点之外，提出了新的风向估计和风速反演模型，并且给出了实验结果。首先，论述了对已知SAR图像进行处理的预操作——数据定标。以ERS-SAR为例演示了数据定标程序，其中也提到了RADARSAT-SAR的区别。介绍了海面SAR图像的特征，以及海浪谱一维谱、二维谱的构造原理，并且比较详细的分析了二维海浪谱与SAR图像谱的关系。介绍了比较常用的利用SAR图像能量谱来判断海面风向的做法。设计了有风驱使情况下的一维海面、二维随机海面，并测算了随机粗糙海面的二维相关长度，用实验结果验证了估计风向的准确性。介绍了风速反演的基础——随机粗糙海面模型，此模型是具有泡沫散射源的风驱海面双尺度随机粗糙海面模型，将泡沫覆盖区域的微波散射看成是离散球形离散粒子和随机双尺度粗糙界面的共同贡献。利用迭代法求解一层球形粒子下垫随机双尺度粗糙边界矢量辐射传输方程，能够求解后向散射系数，双站散射系数等。对于SAR图像反演风场的运用中只利用了它来计算后向散射系数。运用提出的风场反演新方法，利用欧空局ERS/2-SAR图像对中国上海近岸海区海面风场进行研究，根据浮标位置选取了特殊区域，并与常规方法的反演结果以及浮标预报风场作了比较，得到相符的结果，最后得到整幅SAR图像的风场反演结果。最后，为了扩大运用范围，探索性的将提出的方法应用到RADARSAT-SAR图像上，对渤海口附近的海域进行风场反演，也得到比较符合的结果。

目录

摘要

第一章绪论

1.1 SAR的技术发展及其现状

1.2遥感技术的风场获取技术的发展以及现状

1.2.1散射计

1.2.2卫星高度计

1.2.3星载多波段多极化微波辐射计

1.2.4合成孔径雷达

第二章SAR图像定标

2.1辐射标定常数K的确定方法

2.2 ERS辐射标定(σ0)图像的获取

第三章SAR图像与海浪方向谱

3.1海浪波面描述

3.2海浪谱的形式

3.3 SAR图像与海浪方向谱

3.4 SAR图像平滑谱与海面风向

第四章二维相关函数与风向估计

4.1二维相关函数的定义

4.2二维平面相关函数与风向估计

第五章海面电磁散射模型与风场信息反演

5.1随机粗糙海面模型

5.1.1理论背景

5.1.2后向散射

5.1.3双尺度随机粗糙面模型的构造

5.1.4模型的数值计算

5.2半经验公式CMOD2和CMOD4

5.2.1 CMOD4

5.2.2 CMOD-IFR2

第六章ERS-SAR图像风场反演

6.1 ERS-SAR数据采集与处理

6.2光滑频谱法与二维相关长度法风向估计(ERS-SAR图像)

6.3风速反演(ERS-SAR图像)

6.4 ERS-SAR整图反演

6.5实验结论

第七章RADASAT-SAR图像风场反演

7.1 RADARSAT-SAR数据采集与处理

7.2光滑频谱法与二维相关长度法风向估计(RADARSAT-SAR图像)

7.3风速反演(RADARSAT-SAR图像)

第八章全文总结

参考文献

致谢

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