融合卫星遥感数据的三维悬浮泥沙声学观测技术

发布时间：2023-05-06 21:58

　　近年来,随着各类观测技术的充分发展,海洋观测能力大大增强,如何结合多平台、多手段、多维度观测手段,进行海洋环境的立体观测,是目前海洋观测的热点问题也是难点。有鉴于此,本文结合具有水下垂直维度观测能力的声学观测技术,以及可以获取大面积海表参数的海洋光学卫星遥感技术,针对我国典型河口近岸水动力环境特征,考虑海洋卫星遥感数据的可获得性以及时空分辨率特点,以悬浮泥沙浓度作为具体观测参数,提出了一种融合卫星遥感数据的三维水体声学观测集成技术,其主要思想是,基于数据驱动的模态分解算法对大时空范围的动态海域进行观测。通过对目标海域的时序遥感数据使用模态分解算法,可以获取海表面物理参数的空间分布模式,并通过QR(Orthogonal Right Triangular)分解和成本约束的方式寻找最佳采样点。同时利用稀疏采样,配合海表面物理参数空间分布模态实现稀疏还原,从而获得整个三维海洋的悬沙浓度分布。而对于空间分辨率要求较高、卫星遥感数据可获得性较差的特殊海域,专门设计了基于空间统计学的Kriging插值方法作为补充算法,主要适用于对小时空范围的静态海域进行观测。具体以单景卫星遥感影像作为数据源,使用该...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
缩略词表
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文整体框架和研究内容
    1.4 章节结构
2 河口近岸悬浮泥沙空间分布特性研究
    2.1 长江口水动力环境背景
    2.2 河口近岸悬浮泥沙分布特征的理论基础
        2.2.1 悬浮泥沙受力分析
        2.2.2 悬浮泥沙在河口表层水体分布特征
        2.2.3 悬浮泥沙在河口垂直剖面分布特征
    2.3 本章小结
3 数据类型与获取
    3.1 ADCP声学数据
        3.1.1 反演原理与模型
        3.1.2 基于单频的浓度反演算法
    3.2 卫星遥感数据
        3.2.1 高分一号
        3.2.2 MODIS/Kd490(SSC)
    3.3 海上试验
        3.3.1 舟山摘箬山海试
        3.3.2 舟山岛东侧海域海试
    3.4 本章小结
4 静态海洋局域空间三维数据观测技术研究
    4.1 Kriging方差与插值
    4.2 最佳采样路径设计
    4.3 使用Voronoi多边形加速运算
    4.4 成本约束与路径优化
    4.5 仿真数据测试
    4.6 加权平均法
    4.7 实测数据处理
    4.8 本章小结
5 时序数据分析与模态分解
    5.1 POD模态分解
    5.2 QR分解寻找声学最佳采样地点
    5.3 RPCA(Robust Principal Component Analysis)降低数据噪声
    5.4 DMD模态分解
        5.4.1 原理和算法
        5.4.2 DMD分解寻找声学最佳采样地点
    5.5 成本约束下的QR最佳采样点选取
    5.6 从二维时序扩展为三维时序
    5.7 本章小结
6 长江口悬浮泥沙三维观测实现
    6.1 舟山摘箬山岛海域海试数据处理
    6.2 舟山岛东侧海域海试数据处理
    6.3 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
作者简历



本文编号：3809677