基于多源遙感數(shù)據(jù)的近海風場反演方法研究.pdf

1、海面風場是海洋環(huán)境重要的物理參數(shù)。海上風電場開發(fā)需要準確評估近海風能資源，這使得近海風場業(yè)務(wù)化反演勢在必行。合成孔徑雷達SAR(SyntheticAperture Radar)的發(fā)展為我們提供了獲取近海高空間分辨率風場的可能性。本研究將江蘇近海海域作為研究區(qū)域，結(jié)合SAR數(shù)據(jù)、散射計數(shù)據(jù)、地面氣象資料、數(shù)值預報模式風場(CCMP)等多源遙感資料，對近海風場的反演方法進行了研究。
　　利用基于OTSU二維最大類間方差的閾值分割方法和

2、自適應(yīng)鄰域插值技術(shù)對于船只、島嶼和陸地等噪音進行剔除以及剔除后的外?？罩祬^(qū)域進行插補，這種方法區(qū)別于以往近海風場反演的感興趣區(qū)以及行政邊界分割的方法，按照像元灰度值的大小將潮間帶等不易區(qū)分區(qū)域也一并剔除，提高了近海風場的反演精度。同時本文對于C波段不同的地球物理模式函數(shù)(GMF)進行仿真模擬，了解入射角、相對風向、風速等與后向散射系數(shù)(NRCS: Normalized Radar Cross Section)之間的關(guān)系，更好地理解和掌握

3、SAR反演海面風場的原理和機制。為了獲取高精度的海面風場，本文采用基于最小誤差原理結(jié)合GMF利用迭代法逼近最佳海面風場值的方式反演近海風場，具體方法是結(jié)合外部風向信息為風向劃定初始范圍，結(jié)合模擬風速基于GMF進行循環(huán)迭代求得模擬后向散射系數(shù)，比較SAR數(shù)據(jù)真實后向散射系數(shù)，求得最小誤差對應(yīng)的風場。這種方法避免了以往運用譜方法和外部風向信息的限制，為業(yè)務(wù)化反演海面風場提供了參考依據(jù)。
　　運用上述方法對于近海風場進行了反演研究得到以

4、下結(jié)論:
　　1)利用仿真模擬不同的地球物理模式函數(shù)(GMF)，將其進行對比分析。同時將這兩種不同的地球物理模式函數(shù)分別運用到ASAR和Radarasat-2數(shù)據(jù)上，結(jié)果表明對于江蘇近海海域，風速均值在4-5m/s左右。在風速值相對不是很高的情況下，CMOD4的反演精度最高，反演效果最好。
　　2)考慮SAR反演過程中后向散射系數(shù)不僅受到自身系統(tǒng)斑點噪聲的影響，還受到海域內(nèi)各種影響因子如內(nèi)波、波浪、海底地形等都會改變海表面粗

5、糙度，采用局部統(tǒng)計濾波方法和均值采樣濾波方法進行噪音處理，對于無法使用濾波放下消除的船只陸地等后向散射系數(shù)高的噪音采用閾值分割和鄰域插值技術(shù)進行處理。
　　3)運用基于最小誤差結(jié)合GMF采用迭代法逼近海面最佳風場值的方法進行近海SAR數(shù)據(jù)風場的反演，能夠同時求算風速風向。同時將求得的近海風場數(shù)據(jù)分別利用數(shù)值預報模式和地面氣象資料進行驗證分析。利用地面氣象資料對模式函數(shù)CMOD4的結(jié)果進行驗證分析，選出與地面11個氣象站點最鄰近的風