基于墨西哥帽小波变换的机载SAR海面风场反演

针对从机载SAR探测图像中反演风向中如何提取图像中的风条纹信息的问题,给出基于墨西哥帽小波的风条纹信息提取方法,结合二维快速Fourier变换反演海面风向.以中国南海海域一组机载SAR实测数据为例,采用该方法反演风向,并运用CMOD4、CMOD-IFR2和CMOD5模式反演风速,验证海面风场反演方法特性.结果表明,墨西...     

机载GPS-R遥感海面风场实验

利用GPS导航卫星反射信号遥感海面风场是一种新的海洋遥感手段.对2009年在我国海南开展的机载飞行实验进行了介绍,为了验证该技术测风原理的正确性、反演算法的可行性和实际测风精度,利用飞行实验数据反演出了海面风速风向,并与同步获得的海洋站实测风场数据和卫星散射计风场数据进行了对比.统计表明,GPS-R反演风场与博鳌海洋站...     

卷积神经网络在SAR图像海面溢油检测中的应用

针对合成孔径雷达（SAR）海面溢油检测问题，采用Yolov4目标检测模型、语义分割网络（U-Net）模型、Xception预训练模型等多种卷积神经网络模型进行SAR图像海面溢油检测的模拟实验。基于一个仅有790个样本的像素为256×256的SAR图像海面溢油数据集，深入对比研究了3种SAR图像海面溢油检测神经网络模型，分析了不同检测模型在海面溢油检测中的检测效果。实验结果表明，相较于其他两种检测模型，Xception预训练模型具有更高的SAR图像海面溢油检测精度，更加适合应用于小数据集的溢油检测。     

海面溢油及浒苔遥感监测研究进展

海面溢油和浒苔灾害已经成为当今主要的海洋生态环境问题,而基于卫星遥感影像提取海面溢油和浒苔信息是监测其动态变化的一种有效手段,因此本文对国内外海面溢油及浒苔遥感监测技术进行归纳整理。光学遥感数据多波段比值法是最常用的海面溢油监测方法。另外,合成孔径雷达(SAR)不受雨云影响,在灾害监测中发挥着越来越重要的作用,而利用灰度值或后向散射系数变化来判断溢油或浒苔是SAR常用的方法。从现有的研究可以看出:遥感监测海上溢油及浒苔范围发展最为成熟,已经业务化运行;然而,遥感监测溢油量、溢油类型及浒苔生物量仍然处于试验阶段。遥感海洋灾害的监测要由定性走向定量,真正实现实时、连续、快速、准确,仍需要多种平台和多源遥感数据相结合,调整传感器的空间分辨率,开发小型、新型传感器。     

Android智能手机海面高度测量及其遥感应用

开展了Android智能手机的海面高度测量研究,并通过与测绘接收机测量结果和同比验潮站数据对比初步评估其性能。为了降低测量设备非探测区域反射的卫星导航信号对海面高度测量的影响,提出了经验模态分解提纯海面反射信号干涉振荡特征的方法,并利用仿真和试验数据验证了其有效性. 利用小米6智能手机和华测北斗N72测绘接收机采集的18天GNSS数据,开展了海面高度测量研究和评估. 结果表明:海面高度测量结果和验潮站同比数据在风速小于15 m/s时具有良好的一致性,智能手机和测绘接收机测量的海面高度的同比均方根误差均为0.31 m;智能手机用于测量海面高度的卫星信号的高度角下、上限高于30°的占比分别为30.8%和45.3%,以至于高高度角的信噪比时序可被用于测量海面高度;在18天的试验时间内,共计采集1120个海面高度测量值,平均62个/天,相比于CORS站,在相同的观测周期内具有更多的测量样本。最后对智能手机的遥感应用进行了讨论,以期推进遥感的大众化进程.      

基于遗传神经网络算法的海面风速反演新方法

针对海面运动的复杂性、海面电磁散射理论模型的局限性以及利用SAR图像反演海面风速存在的非线性现象,基于遗传神经网络的方法,以业务化的CMOD4模式函数数据为基础,采用Fletcher-Reeves算法的变梯度反向传播算法,建立一种SAR风速反演的新模型。试验结果表明,利用遗传神经网络方法反演海面风速是可行的,当随机误差小于10%时,模型的抗噪能力较强,风速反演的精度较为理想。比较不同风速下的反演结果可以发现,在中、小风速的情况下,模型的抗噪能力较强,模型学习拟合和预测检验的精度相对较高;在大风速的情况下,模型的反演能力有待于进一步提高。     

遥感资料反演海面风场的新方法研究

本文对应用SAR（Synthetic Aperture Radar）图像反演海面风场方法进行了阐述,并对三种反演模式进行仿真总结。首先介绍SAR图像风场反演的的物理机制,接着介绍风场反演的地球物理模式函数（Geophysical Model Function,GMF）,并对CMOD4、CMOD-IFR2和CMOD5三种模式进行仿真,得到雷达后向散射系数和风速、风向、入射角、极化方式的关系。特别对两个较新的极化比模式进行了介绍和分析。此外对当前应用美国CALIPSO激光雷达卫星资料验证海面风场的方法进行了阐述和探索。     

基于星载SAR和AIS构建海面溢油监测方法

溢油事故对海洋环境造成的危害越来越严重,多种遥感技术被应用于海洋环境的监测,卫星遥感技术,特别是合成孔径雷达(SAR)遥感技术已成为海面溢油监测的重要手段;但由于海面溢油成像特征的复杂性,单一的遥感识别仍然存在较大难度。本研究提出结合船舶自动识别系统(AIS)等辅助信息,对海面溢油进行判别,再利用边缘检测算法自动提取溢油信息的方法,并以Radarsat-2数据为例进行案例分析。结果表明,该方法能够有效提高溢油识别和检测的准确性。     

海面光谱辐射计系统研制及遥感反射比的测量

本文报道海面光谱辐射的研制、定标和海上现场实验测量。运用一个256元光电二极管列阵传感器件测量海面离水辐亮度和向下辐照度的光谱分布,可计算得出遥感反射比。该仪器所测量的数据可以用于海洋方面相关专业的科学研究。并给出海上实验测量数据。     

海面流场卫星遥感方法综述

海表面流矢量是海洋和气象领域诸多过程中最基本、最重要的要素,它们对海洋中多种生物过程、化学过程和物理过程都有制约作用,因此,掌握全球范围的海流信息和规律无论是对于海洋学本身的研究,还是与海洋密切相关的渔业、航运等都有重要意义。测量海流比较直接的方式是"现场观测",然而这种方法的空间覆盖范围有限,且观测成本较高。岸基高频地波雷达是专门用来测量沿岸海流的雷达设备,然而其测量的空间范围有限,不能进行全球观测。卫星遥感能够实现低成本、高空间分辨率、以及全球范围的海场测量。本文对海面流场卫星遥感方法进行综述,其中包括多时相示踪物测量法、卫星高度计测量法、合成孔径雷达多普勒中心偏移法、以及合成孔径雷达沿航向干涉法,并对海面流场卫星遥感方法进行展望。     

基于物理模型的动态海面电磁仿真方法研究

针对微波海洋遥感中复杂海面电磁环境难以准确建模的问题,给出了粗糙海面及目标的电磁仿真方法。通过海浪谱模型建立了与实际情况相符的三维海面,设置相应的电磁参数,准确复现海洋环境。采用时域有限差分方法(FDTD),将空间和时间离散化并进行迭代运算,计算动态实时的电磁分布状态。最后通过仿真对海面模型进行验证,并给出了相应的电磁分布状态。结果表明,该方法能够有效实现完整的海洋电磁散射仿真系统。     

环台湾岛海域海面风场的计算及其对温跃层的影响

给出了环台湾岛海域的海表风场计算方法和海表风应力的参数化.在此基础上,把该研究海域分为4个区域,用对比的方法分析由POM模式所得到的数值结果,讨论了海表风应力对该海域不同类型温跃层的具体影响.主要结果如下(a)海表风应力是影响温跃层的动力因子,对季节性温跃层的深度和强度均有重大影响,但对大洋温跃层的影响不大.(b)因为用数值计算的海面风场与实际风场误差不大,故可以用计算所得的风场来代表实际风场作实验对比分析.(c)海表风应力较小时有利于温跃层的发展加强,风应力较大时温跃层将减弱消失.     

基于波数能量谱的海面风向反演算法

为提高应用X波段导航雷达反演海面风向的适用性和精度,针对现有局部梯度法反演海面风向存在无法自动寻找到合适的缩减图像分辨率,导致风向反演结果不稳定的问题,提出基于波数能量谱的海面风向反演算法.首先,应用风场成像特征,将包含风条纹的海面静态特征提取出来;其次,应用二维离散傅里叶变换获得海面静态特征的能量谱;最后,利用风条纹尺度特性,构建波数能量谱带通滤波器,将风条纹能量谱提取出来,从而得到海面风向.通过实验将本文算法、局部梯度法与风向标实测数据比较分析,表明本文算法反演适用性达到99%,反演精度提高了58.97%.     

万山群岛海面风形成原因与局地特征

通过大万山海洋站和珠海海洋站2002～2007年的实时风观测资料,采用气象学与数理统计学相结合的方法,对万山群岛海域海面风形成的原因与局地特征进行研究与分析,结果表明季风是万山群岛海面风形成的主要原因,每年1月、11月和12月以偏北风为主,4～9月以东南风为主：海陆风、东北信风、台风和局地对流引起的海岛风也是万山群岛海面风形成的原因之一,但在全年中不占主导地位;海陆风和海岛风是万山群岛海面风的局地特征。     

海面风速微波辐射测量

海面风速是主要的海洋要素之一。海面风速的测量研究对于海洋微波遥感来说是非常重要的。研究内容是通过现场实验获取资料,进行理论分析和研究,为完整理论模式的建立等积累必须的基本数据。自 １９７８年发射 Ｓｅａｓａｔ和 Ｎｉｍｂｕｓ－７~(［１－５］)卫星以来,许多研究者即对应用微波辐射计测量并提取海面风速信息进行了大量研究。１测量原理 在海洋表面的无源微波遥感中,测量到的为视在温度,利用视在温度可确定海洋表面亮度温度。在微波波段,亮温与亮度成正比,同时亮度描述的是单位立体角,单位面积的辐射功率。亮温在一定条…     

海面散射信号的分形分析及分形维数估计

针对经典分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种同时具有海浪稳态和瞬态特性的海面模型.该模型将Longuet-Higgins模型和归一化带限WM分形海面模型相结合,解决了分形海面模型不考虑从其他方向传来的涌浪问题.研究了增加涌浪后的分形海面所获得的散射信号的分形特性,从数学上证明了增加涌浪后的二维分形海面所获得的随时间变化的散射信号是分形的,确定了其分形维数的上下界,并进行了仿真验证.仿真结果表明:该散射信号的分形特性几乎不受海面和雷达状态的影响,分形维数是海面内在的固有参量.     

海面电波传播损耗模型研究

移动通信中必须考虑的一个基本问题是每个基站的覆盖范围和电磁干扰问题,因此必须知道区域内的传播损耗.目前的传播损耗模型对于海面环境有较大的误差,为此,提出了海面环境的传播损耗计算模型.试验验证,提出的模型与实验结果的吻合性较好.     

SAR影像的RPC模型参数求解算法研究

首次对ERS-SAR卫星影像进行了基于SRTM DEM无需初值的RPC模型参数求解试验,对比了9种形式RPC模型参数的求解精度,并对控制点格网大小及高程分层对参数求解精度的影响作了评价.试验表明SAR卫星遥感影像的成像几何可以用RPC参数进行拟合,可以和光学遥感影像一样进行摄影测量处理,简化SAR影像几何处理的难度;对于ERS-SAR影像,阶数为3并且分母不同的RPC模型可以取代严格成像模型进行摄影测量处理,在利用严格成像模型求解RPC模型参数时候,采用控制点的格网大小为30×30、高程分层为3可以达到精度和效率的平衡.     

基于多背景模型的海面运动目标检测

提出一种在反射光较强的条件下基于多背景模型的海面运动目标检测方法.使用基于统计模型的变化检测方法将被监控场景区分为海浪波动显著的背景区域和海浪波动不显著的背景区域;对这两种区域中的像素点分别以Weibull分布模型和Gauss分布模型建立背景模型;使用建立的背景模型检测海面的运动目标.实验结果表明,在海面反射光较强且波浪波动较大的情况下,用该方法可以比较准确地检测到海面的运动目标.     

基于ARM的X波段雷达图像提取海面风向研究

为解决传统局部梯度法(LGM)从X-band雷达图像中提取海面风向时存在局限性和较大误差的问题,针对X-band雷达图像风场成像特征,提出基于自适应缩减法(ARM)的海面风向反演算法.首先,设计了一种自适应缩减算子,算子能够连续缩减图像,扩大了缩减后图像分辨率适应风条纹尺度的范围;然后,构建了自适应判断算法,根据由像元梯度直方图统计计算出的稳定系数来判断缩减后图像分辨率与风条纹尺度是否达到最佳,从而获得最优缩减率;最后,利用最优缩减率得到的像元梯度方向获得主梯度方向,根据风条纹特征提取出海面风向.通过岸基实验数据验证表明:ARM算法具有很好的性能,比传统LGM算法的海面风向反演精度提高了58.3%,在风速变化剧烈情况下也能得到稳定反演结果.