浅水区SAR海浪信息仿真与反演研究

摘要

本文基于合成孔径雷达(SAR)海浪成像理论和有效水深TMA谱模型,对浅水区的海浪的SAR成像进行了探讨和研究,在前人SAR海浪信息反演方法的基础上,提出了针对浅水区的SAR海浪信息反演的方法,通过ERS-2SAR影像进行浅水区海浪信息的反演实例分析及验证。
　　本文首先综述了国内外SAR海浪成像机制,海浪仿真以及SAR图像反演海浪信息的研究现状;介绍了SAR的工作原理,SAR海面散射理论,海浪的SAR成像机制以及目前常用的海浪线性模型和海浪谱模型,这是随后研究海浪的SAR图像谱仿真以及利用SAR影像反演海浪谱的理论基础。
　　在海浪的SAR成像仿真方面,本文基于SAR图像谱和海浪方向谱之间的非线性成像关系,加之考虑浅水区水深因子对海浪的影响作用,提出了浅水区海浪的SAR仿真的研究,并将仿真结果与相同风速、水深等条件下的实际SAR图像谱进行对比分析,结果表明浅水区仿真的SAR图像谱和相同水深条件下的实际SAR图像谱符合很好。随后,本文对该模型在不同风速,海浪传播方向和极化方式下的SAR图像谱进行仿真研究,分析了不同海浪或卫星参数下仿真SAR图像谱的变化情况。实验结果证明,有限水深条件下的浅水海浪,其对应的SAR图像谱随风速、海浪传播方向等海浪参数和卫星参数不同而变化的情况,与深水情况下是一致的。
　　最后,本文提出构造含有水深因子的浅水海浪谱,通过迭代反演得到对应的海浪方向谱的方法,并利用南海海域浅水区的ERS-2影像,进行不同水深条件的海浪方向谱反演实例分析。对反演得到的海浪方向谱,通过海浪谱和各海浪参数的关系,提取了海浪的主波波长、海浪传播方向、有效波高和谱峰周期信息。其中,浅水区SAR反演得到的海浪方向谱的波长与Radon变换法求得的波长的相关系数为0.953,偏差为4.07m,标准差为5.05m。海浪传播方向的相关系数为0.955,偏差为1.93°,标准差为2.70°。结果表明,在SAR图像反演海浪信息的过程中,考虑水深因子的影响作用,反演得到的海浪参数更接近于真实海表面波浪。

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第1章 引 言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文研究内容及意义

第2章 海浪的SAR成像理论

2.1合成孔径雷达（SAR）系统

2.2 SAR海面散射理论及模型

2.3海浪的SAR成像机制

2.4海浪与海浪谱模型

2.5小结

第3章 浅水区海浪的SAR图像谱仿真

3.1浅水区海浪相关概念

3.2 SAR海浪方向谱仿真理论

3.3浅水区SAR海浪仿真实验与分析

3.4小结

第4章 浅水区SAR影像反演海浪信息

4.1 SAR海浪反演模型

4.2浅水区SAR反演海浪方向谱方法

4.3浅水区SAR反演海浪信息的实例分析

4.4小结

第5章 总结与展望

5.1全文总结

5.2论文创新点

5.3展望

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢