论文部分内容阅读
海浪要素提取是物理海洋学重要的研究方向之一,随着海洋卫星技术的发展,尤其是合成孔径雷达技术(Synthetic Aperture Radar,SAR)成功应用于海洋,极大地丰富了海洋资料,为海浪研究提供了崭新的平台。SAR能够实现对海面的大范围、长时间的监测,在海面风场以及海浪要素提取方面取得了突破进展,对SAR图像海浪的提取研究能够帮助理解海洋动力学,也可以辅助港口工程设计,因此具有重要的科学研究价值和实际应用价值。自Sentinel-1卫星成功升空以来,其为全球研究者提供了丰富的SAR图像,为SAR图像反演海浪提供了稳定的数据源。海浪要素的提取离不开风场这一附加信息。目前,地球物理模型是应用于SAR图像风场遥感业务化应用的代表模式之一,能够提供相对准确的风速信息。而随着对SAR海面成像机理的了解,通过SAR图像获得有效波高、平均波周期等也取得了成功。在本文的研究中,开展了基于C波段Sentinel-1 SAR图像的海浪要素提取研究。首先,采用新的风场反演模式C-SARMOD适合提取VV极化Sentinel-1 SAR图像风场,通过对浮标数据的验证,结果表明,风速标准差STD为1.6m/s,验证了C-SARMOD的有效性。在此基础上,采用参数化初猜谱算法,将海浪结果与NDBC浮标对比,有效波高的STD为0.54m、平均波周期的STD为2.14s。同时,补充我国近海区域的IW模式SAR图像,对比ECMWF的有效波高与平均波周期,STD分别为0.67m,2.21s。该结果表明,C-SARMOD风场模式与参数化初猜谱海浪提取算法结合,适用于提取VV极化Sentinel-1 SAR图像的海浪要素。此外,针对HH极化的Sentinel-1 SAR图像,采用CMOD4模式与PR模型获得海面风场,结合参数化初猜谱算法,获得的有效波高与浮标数据对比,STD分别为0.62m。该结果误差在可接受范围内,表明参数化初猜谱算法同样适用于HH极化图像。另外,通过200幅HH极化Sentinel-1 SAR图像调制了三种基于经验关系的有效波高提取算法,CSAR_WAVE_S、CSAR_WAVE_G以及CWAVE_SEN,将上述三种经验算法分别应用于HH极化SAR图像的有效波高提取,与NDBC浮标数据对比,得到有效波高STD分别为0.57m,0.59m,0.59m,进而可以发现,基于截断波长反演有效波高的CSAR_WAVE_S经验算法能够在不需要附加信息的情况下,获得较高准确度的有效波高。