多源多时相SAR资料反演水下地形的同化模型

发布时间：2020-03-25 16:43

【摘要】： 合成孔径雷达(SAR)是重要的微波传感器之一，在海洋遥感领域得到了广泛应用。浅海水下地形SAR探测是SAR海洋应用的重要部分之一，发展业务化水下地形SAR探测技术是水下地形SAR探测研究的最终目标。现有的水下地形SAR探测是基于单景SAR影像开展的，探测结果不能全面反映水下地形。因此，发展一种基于多源多时相SAR影像的水下地形反演方法是该研究方向的前沿问题。 本文基于水下地形SAR成像机制和袁业立(1997)导出的海波高频谱解析表达式，首次建立了基于多源多时相SAR影像的水下地形反演的同化模型与算法，并通过该模型在台湾浅滩水下地形SAR探测中的应用检验了该模型和算法的可行性。本文还开展了已有的浅海水下地形SAR探测技术(浅海水下地形单景SAR影像反演)在台湾浅滩水下地形探测中的应用研究，以及反演初始水深对水下地形SAR反演结果影响的研究。此外，本文还对中国近海水下地形SAR成像能力进行了分析。 在浅海水下地形SAR探测技术应用于台湾浅滩研究方面，基于7景SAR影像开展了台湾浅滩单景SAR影像反演计算，反演结果表明同一水下地形不同时相SAR影像反演结果不能全面反映真实地形特征。 在反演初始水深对水下地形SAR反演结果影响研究方面，通过不同初始水深条件下台湾浅滩水下地形SAR反演结果的比较分析，可以得出：初始水深影响水下地形反演结果的准确性，初始水深的选取需要较粗的实际水深的支持； 在多源多时相水下地形SAR反演同化模型研究方面，建立了多源多时相水下地形SAR反演的同化模型与算法，通过基于多源多时相SAR影像的台湾浅滩五种不同情形水下地形反演计算，证明了多源多时相水下地形SAR反演同化模型和算法是可行的，并给出了基于多源多时相SAR影像的水下地形反演计算中SAR影像的选取原则。 在中国近海浅海水下地形SAR响应能力分析方面，，基于对中国近海潮汐潮流状况、水下地形概况和已有中国近海SAR影像中水下地形特征等的分析，总结出中国近海适合开展浅海水下地形SAR探测的区域主要有：渤海海域、苏北近海海域、台湾海峡海域和南沙群岛海域。
【图文】：

台湾浅滩位于台湾海峡南部，是台湾海峡最浅的浅滩地形。从宏观上看，台湾一个中间起伏较小，周边被陡坡包围的构造台地。台湾浅滩外缘是个陡坡，从水深直下至100米，再向外则又趋平缓，从水深200米往外又剧增至1000米以上。台滩南北宽60一slkm，东西长150kin，面积约8800km2。浅滩由一系列水下沙丘群组面强烈起伏，常被北西向多道水下沟谷分割，尤以118oE以东的东滩地形更为复台湾浅滩密集分布着数以百计的水下沙丘，其中以浅滩中部(11703口一118010，为密集，118oE测线上有155个。因此台湾浅滩也被看成潮流沙脊、浪成沙丘、留沙丘等。台湾浅滩水下地形及地理位置的特殊性，使得台湾浅滩复杂的水下地在SAR影像上清晰可见，因此可利用SAR影像反演台湾浅滩水下地形。根据本文研究所用SAR影像情况及台湾浅滩水深实测情况，我们选取台湾浅滩地形SAR反演计算的区域为:118.550一118.75oE，23.00一23.3“N。具体位置如图小阴影矩形所示。

算测量时刻潮位的方法来进行潮汐订正。以台湾浅滩潮汐潮流数值模拟得到的主要分潮调和常数结果内插到水深实测点上。因台湾浅滩潮汐类型为半日潮，我们以M:分潮的同潮图(图2一5)为基础分析可知，台湾浅滩海域与厦门在同一迟角线上，因此通过查询2005年《潮汐表》(国家海洋信息中心，2004)可知9月11日台湾浅滩的高潮潮时为4时16分。据此，可推算出各水深测量点在对应测量时刻(相邻点测量时间间隔为10秒)的潮位值。从实测水深中去掉该潮位值即得到经过潮汐订正的水深(以平均海平面为水深测量基准面，与反演水深基准面相同)。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P714

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本文编号：2600141