基于极化信息的浅海水下地形SAR探测模型

摘要

水下地形是合成孔径雷达(SAR)海洋应用的重要要素之一，雷达的极化方式是影响水下地形SAR成像的重要因素，现有的水下地形SAR探测模型尚未综合考虑极化方式对微波成像的影响。本文以国家自然科学基金重大项目“多维度微波成像的海洋遥感应用研究”为依托，通过研究水下地形SAR成像对不同波段、不同极化和不同入射角的微波响应特性，建立基于极化信息的浅海水下地形SAR探测模型，充分利用SAR影像中的极化信息，开展了水下地形全极化SAR探测，提高了水下地形SAR探测精度。主要的研究成果有以下几点：
　　 (1)分析了台湾浅滩区域的Radarsat-2全极化SAR影像的极化特征和水下地形特征，对全极化SAR水下地形成像机理有了深入的认识。采用极化白化滤波法抑制全极化SAR影像的相干斑噪声，提高了影像质量。
　　 (2)建立了水下地形SAR成像仿真模型，分析了水下地形SAR成像对雷达波段、极化方式、入射角和波向角等信息的响应特性。
　　 (3)建立水下地形全极化SAR探测模型，分别开展了水下地形全极化SAR和单极化SAR探测实验。结果表明，全极化SAR探测结果优于单极化SAR探测结果，说明了充分利用全极化信息可以有效地提高探测精度。
　　 (4)分析了不同海面风向和不同初始潮流场对单极化SAR和全极化SAR探测结果的影响。结果证明，当初始潮流流向、海面风向和水下地形梯度基本一致时，水下地形SAR探测效果最好；而且，在相同条件下，全极化SAR的探测结果都优于单极化SAR的探测效果，进一步说明了充分利用极化信息可以有效地提高水下地形探测精度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1研究背景和意义

1.2合成孔径雷达(SAR)发展现状

1.3水下地形SAR遥感研究进展

1.3.1水下地形SAR成像理论研究进展

1.3.2水下地形SAR探测研究进展

1.4论文主要研究内容

第二章海表面微波散射

2.1波谱模型

2.1.1 PM谱和HSW谱

2.1.2 RA谱

2.1.3 Yuan高频谱

2.1.4 Fung半经验谱

2.2海表面电磁散射模型

2.3本章小结

第三章 全极化SAR影像水下地形信息处理

3.1电磁波极化特性及表征

3.1.1极化散射基础

3.1.2极化散射矩阵

3.1.3 Mueller矩阵

3.1.4 Stokes矩阵

3.2全极化SAR影像信息解析

3.2.1几种基本极化散射机理

3.2.2水下地形全极化SAR影像极化特征分析

3.2.3全极化SAR影像水下地形特征分析

3.2.4全极化SAR影像信息增强处理

3.3本章小结

第四章 不同雷达参数的浅海水下地形SAR影像仿真

4.1水下地形SAR成像机理

4.1.1水下地形与流经水下地形的潮流之间的相互作用

4.1.2海表面流与海面微尺度波之间的相互作用

4.1.3雷达工作微波和海面微尺度波之间的相互作用

4.2仿真模型

4.3仿真计算

4.3.1初始条件和模型参数

4.3.2极化响应特性分析

4.3.3波段响应特性分析

4.3.4入射角响应特性分析

4.3.5波向响应特性分析

4.4本章小结

第五章水下地形全极化SAR探测

5.1水下地形SAR探测模型

5.1.1单极化SAR探测模型

5.1.2全极化SAR探测模型

5.2探测实验

5.2.1探测区域与数据

5.2.2探测步骤

5.2.3探测结果与分析

5.3初始条件对水下地形SAR探测结果的影响

5.3.1海面风向对探测结果的影响

5.3.2初始潮流对探测结果的影响

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢