中国近海海洋动力参数多源卫星数据融合及应用

摘要

随着科学水平的提高，遥感卫星在海洋研究中的应用日益广泛，推动了海洋遥感学科的蓬勃发展。其中，散射计、高度计，作为遥感卫星的成员，对于探测海洋动力参数也发挥着重要的作用。几十年来，人类先后发射了不少散射计和高度计，虽然它们的工作方式不同，但测量精度相当，这为共同采集它们的数据，进行相应处理提供了依据。当然，我们也不能忽视因其特定轨道参数带来的空间覆盖及时间采样上的差异，这种差异促使我们在作大范围研究时，需要结合不同卫星各自的特点，进行科学的抉择，充分发挥它们的优点。
　　基于散射计与高度计的特点，本文对在中国近海采集的数据进行了融合处理，以期得到更精确、更接近实际的旬、月平均数据，进而分析中国近海海洋动力参数的分布特点及时间规律。以散射计QuikScat、ASCAT和高度计TOPEX/POSEIDON、Jason-1、Jason-2的测量数据为研究对象，以东经100°～130°，北纬0°～41°为研究海域，通过插值处理得到了网格大小为0.25°×0.25°的海面风速、有效波高数据，同时结合海表温度计算海气交换速度。根据它们数据存储形式、格式不同的特点，分别计算得到了QuikScat、ASCAT、TOPEX/POSEIDON、Jason-1和Jason-2的旬、月平均数据，结合陆地掩膜消除了陆地数据的影响，并运用M_map进行了绘制，得到了上述遥感卫星在中国近海的旬、月平均分布图。此外，对散射计与高度计计算得到的旬、月平均数据进行了融合处理，给出了各参数融合的步骤与方法，并对融合数据进行了绘制。在此基础上，把渤海、黄海、东海和南海共同组成的中国近海划分为三个海域，对2009年由QuikScat、ASCAT、Jason-1和Jason-2融合后的海面风速、交换速度和有效波高月平均数据进行了统计分析，并对各海域风速超过10m/s的单元数进行了统计。此外，还对2002年9月至2005年9月由QuikScat、TOPEX/POSEIDON、Jason-l融合后的月平均数据及风速超过10m/s的单元进行了统计分析。
　　最后，本文得到了散射计QuikScat、ASCAT和高度计TOPEX/POSEIDON、Jason-1和Jason-2以及它们相互融合后在中国近海的海面风速、有效波高及交换速度的月平均分布图。并在本文划分的三个海域内，对由不同遥感卫星融合的结果进行了分析，计算出了上述参数在不同海域、不同年份的月平均分布值。通过对融合数据的分析得知，海面风速、有效波高和交换速度的分布具有周期性的特点，均为冬季最大，夏季最小，春秋两季为过渡期，春夏季过渡较平稳，秋冬季过渡有一定波动，但总体呈现明显的时间特性。略去划分海域范围不同这一因素的影响后，分析得知，渤海及黄海部分海域各参数月平均统计分布值均比较小，而南海海域各参数的月统计分布值相对较大，出现五级以上大风的分布范围较广，具有明显的地域特性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 课题来源

1．1．2 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要内容

第2章 多源卫星的构成及基本信息

2．1 散射计部分

2．1．1 QuikScat散射计

2．1．2 ASCAT散射计

2．2 高度计部分

2．2．1 TOPEX／POSEIDON高度计

2．2．2 Jason-1高度计

2．2．3 Jason-2高度计

2．3 本章小结

第3章 散射计与高度计的数据处理

3．1 交换速度的计算

3．2 QuikScat的数据处理

3．2．1 源文件的读取与处理

3．2．2 旬、月数据的计算与处理

3．3 ASCAT的数据处理

3．3．1 源文件的读取与处理

3．3．2 日平均风速的计算与处理

3．3．3 旬、月数据的计算与处理

3．4 TOPEX／POSEIDON的数据处理

3．4．1 源文件的读取与处理

3．4．2 旬、月数据的计算与处理

3．5 Jason-1的数据处理

3．5．1 源文件的读取与处理

3．5．2 旬、月数据的计算与处理

3．6 Jason-2的数据处理

3．6．1 源文件的读取与处理

3．6．2 旬、月数据的计算与处理

3．7 本章小结

第4章 多源卫星数据融合及应用

4．1 散射计数据融合

4．1．1 旬数据融合

4．1．2 月平均数据融合

4．2 高度计数据融合

4．2．1 TOPEX／POSEIDON和Jason-1的数据融合

4．2．2 Jason-1与Jason-2的数据融合

4．3 散射计与高度计的数据融合

4．4 融合数据应用

4．4．1 2009年融合数据分析

4．4．2 年际统计分布

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文的主要工作

5．2 下一步工作展望

致谢

参考文献