基于船载微波遥感技术的海浪和溢油反演研究

发布时间：2017-12-17 03:14

  本文关键词：基于船载微波遥感技术的海浪和溢油反演研究

  更多相关文章： 航海雷达 GNSS-R 有效波高 溢油 延迟多普勒图像

【摘要】：随着世界航运的发展和溢油等海上污染事故的时有发生,有效获取船舶航行有效波高等海洋动力环境要素和溢油分布等突发海上污染信息,对保障海上交通安全和海事应急监管十分重要。而基于船载平台的微波传感器系统可弥补其他遥感监控平台在空间延展性、时间连续上的不足,在海上环境信息监测(尤其是远洋重点航线)领域具有特殊意义。故针对微波遥感技术的独特优势,以及海上探测传感体系在船载平台的创新性需求,本文选取了 X波段航海雷达和GNSS-R新兴微波遥感技术,探究了二者在船载平台下的海浪及溢油信息反演。在海浪信息反演方面,本文利用育鲲轮,设计了国内首次基于GNSS-R和X-波段航海雷达的船载有效波高测量实验。利用实测X波段航海雷达图像和GNSS-R信号作为有效数据源,采用海浪谱信噪比方法和干涉复数场相关时间算法,反演海浪有效波高信息。测量实验发现,二者具有很强的一致性,平均偏差和均方根误差均可达到测量需要,最终验证了船载平台下GNSS-R有效波高测量的可行性。在溢油信息反演研究中,本文通过构建噪声判断图像,设置新滤波邻域窗口,提出了一种改进的自适应中值滤波算法,对大连"7.16"溢油事故中的X-波段航海雷达图像进行了同频干扰噪声消除;并为抵消回波信号随距离的增加而严重衰减的问题,提出了一种有效的雷达回波功率衰减校正方法,通过对同时段多幅雷达图像进行统计拟合,在去除雷达回波背景功率的基础上获得溢油区域,并与该海域同时段获取的热红外数据进行了对比验证。而在GNSS-R溢油反演方面,国外学者只研究了星载条件下的相关理论,而国内在该领域尚处于空白,本文通过探究船载镜面反射点和海面均方坡度模型,构建了船载GNSS-R海面双基散射几何模型,运用雅克比行列式方法等构建了 GNSS-R延迟多普勒图像生成算法,利用航海雷达溢油图像生成溢油延迟多普勒图像,通过与同条件下的干净海面进行对比,分析延迟多普勒图像中信号特征与溢油信息耦合关系,以及不同风速下的溢油信息提取效果。
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X87;U698.7

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