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准确的海洋风场信息具有重要的实践和科研意义,高空间分辨率的星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,简称SAR)具有较强的精细尺度海面风场成像能力,其丰富的极化信息为各种海况下海面风速获取提供了可能。本文利用高分辨率的C波段SAR卫星数据,改进或开发了不同极化方式下的地球物理模式函数,并将风速反演的结果与浮标观测数据进行了比较,主要内容与结论如下:(1)为了提高SAR沿岸风速获取的精度,利用1696幅RADARSAT-2(RS-2)和899幅Sentinel-1A(Sl-1A)卫星图像与浮标现场测量数据匹配的数据集,改进了C波段垂直(VV)极化的地球物理模式函数,提高其近岸区域海面风速反演的精度。与浮标观测相比,C-SARMOD2风速反演的统计偏差较小,均方根误差为1.84 m/s。对比CMOD地球物理模式函数风速反演的精度发现,利用中低分辨率和开阔海域散射计数据开发的CMOD5.N和CMOD7在应用于SAR图像时仍然具有强大的鲁棒性。同时,研究结果也表明在模型中增加其他地球物理参数来改善沿岸风速反演的性能比增加数据分辨率更重要。此外,该研究指出随着新一代星载SAR传感器的出现,基于SAR数据的海面风速应用不再需要依赖于散射计的地球物理模式函数。这种方法为水平(HH)极化和简缩极化地球物理模式函数的开发开辟了新视角。(2)为了避免HH极化SAR海面风速反演过程中雷达后向散射系数转换带来的误差,利用2700多幅ENVISAT/ASAR图像和ASCAT散射计风场产品的匹配集,开发了适用于C波段HH极化的地球物理模式函数CMODH,并使用1312幅RS-2和107幅Sl-1卫星图像和浮标观测匹配的数据集进行个例分析和不同风速、风向和入射角区间内的统计验证。结果表明,CMODH反演的风速与浮标测量值具有较好的一致性,该模型反演得到的RS-2海面风速与浮标观测的统计偏差为0.07 m/s,均方根误差为1.66 m/s,反演得到的Sl-1海面风速与浮标观测的统计偏差和均方根误差分别为0.49 m/s和2.05m/s。与混合模型相比,CMODH在一定程度上修正了风向偏差,且有更好的风速反演性能。另外,使用CMODH和CMOD5.N对HH极化和VV极化风速观测能力的评估表明,在30-49°的入射角范围和10-20 m/s的风速范围内,CMODH反演的HH极化风速结果优于CMOD5.N反演的VV极化风速精度。(3)利用1734幅RS-2精细全极化模式图像模拟简缩极化数据,并和浮标现场观测数据进行匹配用以开发和验证适用于加拿大雷达卫星星座任务海面风速反演的地球物理模式函数。分析了简缩极化雷达后向散射系数与风速、风向和雷达入射角之间的关系,结果表明,与RH、RV和RL极化相比,RR极化雷达后向散射系数的大小主要取决于风速,对入射角和风向的敏感度较低。和浮标观测的统计比较表明,CMODRH、CMODRV、CMODRL和CMODRR反演的风速与浮标实测值吻合较好,均方根误差分别为1.38、1.51、1.47和1.25 m/s。因而,在风速反演中,简缩极化是线性极化一种良好的替代方案,其中RR极化比RH、RV和RL极化方式更适合于海面高风速反演。