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海面风场是海洋环境重要的物理参数。海上风电场开发需要准确评估近海风能资源,这使得近海风场业务化反演势在必行。合成孔径雷达SAR(SyntheticAperture Radar)的发展为我们提供了获取近海高空间分辨率风场的可能性。本研究将江苏近海海域作为研究区域,结合SAR数据、散射计数据、地面气象资料、数值预报模式风场(CCMP)等多源遥感资料,对近海风场的反演方法进行了研究。 利用基于OTSU二维最大类间方差的阈值分割方法和自适应邻域插值技术对于船只、岛屿和陆地等噪音进行剔除以及剔除后的外海空值区域进行插补,这种方法区别于以往近海风场反演的感兴趣区以及行政边界分割的方法,按照像元灰度值的大小将潮间带等不易区分区域也一并剔除,提高了近海风场的反演精度。同时本文对于C波段不同的地球物理模式函数(GMF)进行仿真模拟,了解入射角、相对风向、风速等与后向散射系数(NRCS: Normalized Radar Cross Section)之间的关系,更好地理解和掌握SAR反演海面风场的原理和机制。为了获取高精度的海面风场,本文采用基于最小误差原理结合GMF利用迭代法逼近最佳海面风场值的方式反演近海风场,具体方法是结合外部风向信息为风向划定初始范围,结合模拟风速基于GMF进行循环迭代求得模拟后向散射系数,比较SAR数据真实后向散射系数,求得最小误差对应的风场。这种方法避免了以往运用谱方法和外部风向信息的限制,为业务化反演海面风场提供了参考依据。 运用上述方法对于近海风场进行了反演研究得到以下结论: 1)利用仿真模拟不同的地球物理模式函数(GMF),将其进行对比分析。同时将这两种不同的地球物理模式函数分别运用到ASAR和Radarasat-2数据上,结果表明对于江苏近海海域,风速均值在4-5m/s左右。在风速值相对不是很高的情况下,CMOD4的反演精度最高,反演效果最好。 2)考虑SAR反演过程中后向散射系数不仅受到自身系统斑点噪声的影响,还受到海域内各种影响因子如内波、波浪、海底地形等都会改变海表面粗糙度,采用局部统计滤波方法和均值采样滤波方法进行噪音处理,对于无法使用滤波放下消除的船只陆地等后向散射系数高的噪音采用阈值分割和邻域插值技术进行处理。 3)运用基于最小误差结合GMF采用迭代法逼近海面最佳风场值的方法进行近海SAR数据风场的反演,能够同时求算风速风向。同时将求得的近海风场数据分别利用数值预报模式和地面气象资料进行验证分析。利用地面气象资料对模式函数CMOD4的结果进行验证分析,选出与地面11个气象站点最邻近的风场像元值与地面实测数据进行对比,发现风速均方根误差为0.85 m/s,风向的均方根误差为25.20°。利用CCMP数值预报模式风场进行精度验证,将求得的近海风场重采样到25km,对应CCMP的风场进行验证,风速的均方根误差0.71 m/s,风向的均方根误差为9.84°。