基于Sentinel-1A的长江口近岸风矢量场反演研究

选取长江口外近岸海域,以欧空局发射的Sentinel-1A为SAR图像数据源,利用多级小波变换和傅里叶变换获得高精度风向信息,再利用基于GMF的3种CMOD系列模型反演风速,最后将反演结果与同时相的ECMWF模式风场数据以及五组实测数据进行对比.结果表明,除个别包含复杂纹理特征的SAR子图像以外,SAR风场反演精度整体优于ECMWF模式风场.经过多级小波变换后的风向反演结果更优,均方根误差分别为31.6°,29.7°,23.5°.经过二级小波变换之后的整景SAR图像结合风向信息代入到CMOD系列模型中反演得到的风速精度最优,均方根误差控制在0.8 m/s.比较适合长江口外近海海域的是MOD-IFR2和CMOD4,均方根误差分别为1.08 m/s和1.05 m/s.     

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...     

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。     

基于交叉谱法的C波段机载SAR海浪反演

传统的初猜谱海浪反演方法,需要先使用海浪预报模式来获取初猜谱,其优劣直接影响着反演的精度。为了摆脱对初猜谱的依赖,在不需要先验信息的情况下实现海浪反演,提出了基于交叉谱法的海浪反演方案。该方案采用C波段全极化机载SAR探测数据,利用全极化信息反演海面风矢量,作为WVW算法的风场输入,再通过WVW算法获取海浪谱,进而提取海浪信息。研究结果表明,海浪反演精度得到显著提高,海浪传播180°模糊问题也得到了有效解决。该方案对机载SAR海浪反演业务化应用具有借鉴意义。     

全极化微波辐射计遥感海面风场的 关键技术和科学问题

全极化微波辐射计是一种新型的微波遥感器,它不但测量目标微波辐射信号的两个正交极化分量,并且测量两个正交极化分量的复相关量。这些相关信息对于表面微波辐射的各向异性更加敏感,这样就提供了测量海面风场的一种手段。 文章在介绍国内外全极化微波辐射计现状和特点的基础上,首先对于全极化微波辐射计遥感海面风场的原理及其影响因素进行分析;然后,从全极化微波辐射计的硬件设计和定标两个方面论述了硬件实现的关键技术问题;最后,对于风场反演的有关科学问题进行分析,重点论述了风场反演算法建立的关键,主要技术指标对于风场反演误差的影     

基于Sentinel-1合成孔径雷达卫星影像的福建沿海区域风能资源分析

海面风场风能资源分析对海上风电场的建设开发具有重要意义.近年来随着遥感技术的发展,星载合成孔径雷达(SAR)为海面风能的分析与评估提供了新手段.基于2015—2019年福建沿海区域的122景Sentinel-1 SAR影像,采用快速傅里叶变换风向反演方法及地球物理模式函数CMOD5.N风速反演方法对福建沿海区域进行SAR风场反演,并从风能有效性、稳定性及时空分布特征方面分析福建近海风能资源.主要结果显示:风速数值范围较大的秋、冬季有效风能占比较高,可达70%以上;福建沿海区域多年平均风能稳定性较好,春、秋、冬季风能稳定性较好,而夏季风能稳定性较差;福建沿海风能的空间分布主要为东北—西南走向逐渐递减类型,在台湾海峡中部区域出现风能最大值.     

基于极化干涉SAR的植被高度反演算法对比分析

极化干涉SAR综合了干涉SAR和极化SAR的优点,被广泛应用于植被高度的反演。对已有的四种基于极化干涉SAR的植被高度反演算法进行了论述,利用PoLSARpor进行仿真数据实验,对比分析了四种植被高度反演算法的优缺点及其适用范围。最后指出极化干涉SAR技术有待进一步研究的方向和问题。为选取基于极化干涉SAR的植被高度反演算法提供参考。     

基于TerraSAR-X图像的北部湾海浪要素提取方法研究

【目的】研究如何从TerraSAR-X图像中获取实时、准确的海浪信息。【方法】基于海面风场反演的地球物理模型和海浪的参数化初猜谱反演模式来获取海浪要素信息,并使用HH极化方式在北部湾海域成像的TerraSAR-X进行实例验证,再把反演结果与WaveWatchⅢ模式运算结果进行对比。【结果】有效波高的绝对误差为0.8m,平均周期的绝对误差为1.9s。【结论】本文的方法能有效的从TerraSAR-X中提取海浪要素的信息。     

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。     

星载高分辨聚束模式SAR数据干涉处理

数字高程模型（DEM）在很多地形应用,如三维地形图绘制、区域建设、环境保护和灾害预防方面起着越来越重要的作用。长期以来DEM的获取依赖于人工或光学方法进行测量,但这受到测绘区域、测绘时间和天气状况等诸多因素的制约。合成孔径雷达（SAR）的出现极大地帮助解决了上述的制约问题。通过合成孔径雷达会获取SAR图像进行干涉测量可以较为方便地得到待测场景的高程信息,特别是聚束SAR模式（spotlight SAR mode）解决了传统条带模式下低分辨率的问题。然而,通过传统的干涉处理方法处理聚束SAR会带来方位向残余条纹和大量的相位无解区域影响DEM生成。针对传统的SAR干涉处理方法无法解决高分辨聚束模式下的DEM反演问题,就此提出了一种新的基于多普勒中心频率估计进行配准和联合相位解缠的星载高分辨聚束模式SAR数据干涉处理方法,通过新的处理方法对TerraSAR-X高分辨聚束模式的数据进行处理,详细阐述了从数据配准到地理编码的各个处理环节,并将处理结果与传统处理方法的结果进行比较,显示出了较好的DEM反演结果。     

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...     

高分辨率宽幅星载SAR海洋监视与信息反演

 为了满足对海洋监视日益增长的需求,星载合成孔径雷达（SAR）系统应具备高分辨率宽测绘带能力。高分宽幅星载SAR系统不仅能够获得海洋的环境参数（如洋流、内波、风场、海浪等）,还能够获得海面上各种目标（如舰船、溢油、海冰等）的信息,为国民经济建设和国防建设提供信息来源。本文讨论了星载SAR系统在海洋监视中的应用,论述了用于海洋监视的星载SAR系统关键技术,总结了未来海洋监视星载SAR的发展方向。     

基于二分算法的GNSS-R数值分析

海面风场反演是利用全球导航卫星系统反射信号（GNSS-R）进行海面遥感探测的一个重要应用,其前提是确定散射区域信息。通过分析比较S.C.Wu算法及在此算法基础上提出的二分法,仿真得出二分算法测得的镜面反射点也可以正确得到散射点的区域变化信息。最后,仿真分析了二分法下的海面散射信号的时延-多普勒二维相关功率关系,验证了二分算法模型简单且实际应用性强的优势。     

基于模型微调与AM Softmax的极化SAR图像分类

针对极化SAR图像分类中卷积神经网络（CNN）方法训练时间长、收敛速度慢,原始Softmax函数无法对极化SAR图像的类内差异有效应对的问题,提出一种基于模型微调与加性边际Softmax（AM-Softmax）的极化SAR图像分类方法。该方法通过预训练网络的整体微调,来改进CNN模型的效率和分类准确率,然后以AM-Softmax替代Softmax,以解决SAR图像中类内变化较大的问题,进一步提升分类精度。实验表明该方法具有快收敛的优势并且能够较好解决极化SAR图像类内差异较大的问题,模型的分类总体精度达到96%以上。     

一种SAR图像Kelvin尾迹反演舰船速度的方法

SAR海洋图像中Kelvin尾迹是所有尾迹中包含较多舰船信息的一个。通过对Kelvin尾迹水动力产生机理和SAR成像机理分析,提出一种从SAR图像中的Kelvin尾迹反演舰船速度的方法。通过改变SAR参数、海况参数和舰船本身几何参数,分别对该方法进行了仿真实验,并对实际SAR图像进行处理。结果表明比传统方法具有精度高、稳定性好的优点。     

海面风应力和海面阻力系数的星载SAR遥感测量

在海面张力波和短重力波星载合成孔径雷达(SAR)成像机理的基础上,建立了海面风应力和阻力系数的遥感测量模型.该模型由辐射定标模式、风速反演模式以及风应力和阻力系数计算模式3部分组成.同时以雷达卫星SAR为例,对海面阻力系数和风应力的遥感测量进行了探索性研究,获得了较好的结果.     

基于哨兵1号的台风风场反演方法研究

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)的交叉极化数据在高风速条件下不会出现信号饱和现象,能够在全天时和全天候的条件下提供大范围的高风速风场信息,在台风监测上具有极大的潜力.欧空局发射的哨兵1号卫星是目前少数几颗可提供交叉极化数据的在轨SAR卫星,以该系列卫星的交叉极化影像为数据源,利用2011—2021年十年来开发的C波段交叉极化海洋模型(C-band Cross Polarization Ocean model, C-2PO)、 C波段交叉极化耦合参数海洋模型(C-band Cross-Polarization Coupled-Parameters Ocean model, C-3PO)及全极化条带交叉极化模型(Quad-polarization Stripmap Cross-polarization model, QPS-CP)等7种模型,对2020年的“海高斯”和“莫拉菲”两个台风的风场进行了估算,并将噪音去除的方法应用于超宽幅模式影像的处理.结果表明,噪音去除方法的应用可以有效减弱噪音对台风影像的影响,改善风场反演的结果.在反演高风速时, C...     

极化干涉合成孔径雷达技术发展与应用

极化干涉SAR技术是近年SAR遥感领域内的研究热点.本文首先概述了极化干涉SAR技术基本理论,并总结了目前极化干涉SAR技术的应用现状;然后在详细介绍国外ALOS-PALSAR、TerraSAR-X和RADARSAT-2三个典型星载极化SAR系统的基础上,分析了极化干涉SAR技术的应用前景.     

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%.     

极化SAR图像处理中L分布杂波统计分析

首先推导了G-Weibull（Generalized Weibull）杂波在复幅度以及强度上的概率密度函数以及其高阶矩特征,然后利用散射影响因子服从G-Weibull分布的变量与Gauss分布变量的相干斑乘积模型,得到了适用于极化合成孔径雷达（SAR）图像处理的L分布杂波分布函数,并推导了其高阶矩特征以及极化合成孔径雷达（极化SAR）中的多视处理的协方差矩阵的概率分布函数和矩特征。针对实测数据,给出了极化SAR单视与多视图像L分布参数的矩估计方法,指出矩估计是视图数的渐进无偏估计,并利用仿真数据和实测数据进行了检验,验证了推导的正确性。极化SAR中多视图像L分布杂波的统计理论对极化SAR目标检测、识别等领域的新技术研究具有一定的理论指导意义。