基于X波段雷達圖像的近岸水深反演技術研究.pdf

1、對近岸淺水海域的海底地形的變化的掌握,對于很多近岸活動都有著重要的影響,因此研究者們對如何獲取水深展開了深入的研究。傳統(tǒng)獲取水深的方法包括船載聲吶探測、機載激光探測、潛水器探測、超光譜圖像測量等。但是它們普遍具有成本高、效率低的特點,一些方法的測量精度還會受海水清澈度的影響。為了克服傳統(tǒng)方法的不足之處,基于X波段雷達反演水深的方法得到了發(fā)展。本文針對 X波段雷達圖像序列展開了對淺水水深地形的反演算法研究,同時流速值也被反演出來。

2、　　在淺水區(qū)域,海底地形的變化對表面波的傳播有著重要的影響,表面流的傳播也影響著表面波的傳播。水深和表面流速的反演算法都是基于這種傳播變化。由于實測海況復雜多變,并且還不具備可用以對比的水深和流速值,本文首先利用線性波理論的基礎模擬出了時間序列的波場圖像,模擬過程中,輸入水深和流速值,若輸入的水深是等值的,則模擬的波場是均勻場,若輸入的水深是非等值的,則模擬的波場是非均勻場。然后利用雷達圖像的成像機理,假設雷達后向散射截面與波高呈一階近

3、似,利用模擬出的波高模擬出時間序列的雷達圖像,考慮的主要調制機制是陰影調制和傾斜調制。
　　接著,針對均勻場,介紹了水深和流速的反演方法,反演的結果是整個反演區(qū)域的平均水深和流速值。反演的算法基于對三維波數(shù)-頻率譜的分析,三維譜理論上應聚集在色散關系曲面附近,利用三維譜擬合色散關系,便可提取出水深和流速。為了提高反演精度本文提出了選擇譜坐標集的方法。最后將反演得到的結果和初始輸入值進行比較,21組數(shù)據(jù)的結果吻合較好。為非均勻場的反

4、演做好了基礎工作。
　　然后,針對非均勻場介紹了水深和流速的反演算法,假設局部區(qū)域滿足均勻性,該算法的關鍵是如何得到局部區(qū)域的三維圖像譜,本文采用了頻率分解和方向分解的方法。通過分析局部的三維圖像譜,得到了局部的水深和流速。最終得到了整個反演區(qū)域的水深和流速的空間分布。將反演得到的結果與初始的輸入值進行對比結果吻合較好,驗證了該算法的可行性和有效性。
　　最后一部分介紹了在實測實驗中應該考慮的影響反演精度的因素,包括海浪的非