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SAR和CALIPSO数据反演海面风速

作　者: 韩延磊
导　师: 李洪平
学　校: 中国海洋大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 海面风场 合成孔径雷达 CALIPSO CMOD4 CMOD5
分类号: TN958
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


全球气候的变化不仅在全世界不同地区有着深刻影响,而且还在能源、水、农业、健康等社会经济领域起着关键作用。风要素应该是全球气候变化的敏感因子之一。为了提高对全球气候变化的分析能力和数值天气预报的能力,获得精确可靠的风场分布数据显得尤为重要。海面风场数据可以通过站点,浮标、船舶、遥感等观测平台获得。其中,遥感测量以其覆盖面广,持续时间长,资料连续性好等优点在全球风场的测量中起着举足轻重的作用。随着遥感技术的不断发展,各种主动及被动微波传感器已成为现代获取海洋风场的主要手段,其中主要的传感器有：散射计,高度计,星载SAR (Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)和辐射计等。合成孔径雷达以其分辨率高、全天候、全天时等独特观测优势成为海洋遥感领域的一个研究热点。地基和星载激光雷达也同样具备快速、高分辨率测量大气三维立体风场的能力。本文在利用SAR图像反演海面风场和CALIPSO激光雷达反演海面风速方面做了以下尝试性的研究：1分析了C波段散射计风速反演模式(CMOD4、CMOD-IFR2、CMOD5),并利用ENVISAT ASAR数据运用三种算法实际反演了海面风场。对反演结果同QuikSCAT数据进行了对比分析。2 HH极化方式SAR图像需要极化率模型进行转化,文中分析了六种极化率模型的反演表现。对比发现Kirchoff模式反演结果最好,风速反演结果同QuikSCAT数据进行了对比。3本文利用CALIPSO激光雷达532nm通道后向散射系数数据,利用两种关系式反演了海面风速,并对反演结果和AMSR-E数据进行了对比分析。反演结果说明了激光雷达数据反演海面风速在一定程度上是可行的。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
1 引言  11-16
  1.1 本文研究意义  11-12
  1.2 合成孔径雷达发展历史和趋势  12-13
  1.3 SAR图像反演海面风速研究现状  13-15
  1.4 研究内容  15-16
2. SAR遥感技术的基本理论  16-26
  2.1 引言  16
  2.2 微波散射的基本概念  16-19
    2.2.1 后向散射系数  16-17
    2.2.2 海面粗糙度和后向散射的关系  17-18
    2.2.3 极化方式  18-19
  2.3 散射模型  19-20
  2.4 合成孔径雷达的构成及工作原理  20-25
    2.4.1 合成孔径雷达的构成  20-21
    2.4.2 分辨率  21-23
    2.4.3 合成孔径原理  23-25
  2.5 小结  25-26
3. SAR图像反演海面风场的方法介绍和模式计算  26-39
  3.1 反演方法综述  26-28
  3.2 模式介绍  28-33
  3.3 模式计算  33-38
    3.3.1 计算条件和步骤  33
    3.3.2 σ~0与风速的关系  33-34
    3.3.3 σ~0与风向的关系  34-35
    3.3.4 σ~0与入射角的关系  35-37
    3.3.5 不同极化模式的比较  37-38
  3.4 小结  38-39
4 应用SAR图像反演海面风场  39-55
  4.1 引言  39-41
  4.2 ASAR数据处理  41-48
    4.2.1 数据说明  41-42
    4.2.2 噪声处理  42-44
    4.2.3 辐射定标  44-45
    4.2.4 极化率转化  45-48
  4.3 极化率模型的比较  48-52
  4.4 CMOD模式反演结果比较  52-54
  4.6 小结  54-55
5 CALIPSO激光雷达反演海面风速方法初探  55-62
  5.1 引言  55-56
  5.2 CALIPSO反演风速方法介绍  56-58
  5.3 CALIPSO风速反演及结果分析  58-61
    5.3.1 CALIPSO数据介绍  58-59
    5.3.2 CALIPSO风速反演  59-61
    5.3.3 反演结果同AMSR-E数据的比较  61
  5.4 小结和讨论  61-62
6 总结与展望  62-63
7 参考文献  63-66
致谢  66-67
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达：按体制分
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