基于多源遙感數(shù)據(jù)的近海風(fēng)場(chǎng)反演方法研究.pdf_第1頁(yè)
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1、海面風(fēng)場(chǎng)是海洋環(huán)境重要的物理參數(shù)。海上風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)需要準(zhǔn)確評(píng)估近海風(fēng)能資源,這使得近海風(fēng)場(chǎng)業(yè)務(wù)化反演勢(shì)在必行。合成孔徑雷達(dá)SAR(SyntheticAperture Radar)的發(fā)展為我們提供了獲取近海高空間分辨率風(fēng)場(chǎng)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(jì)數(shù)據(jù)、地面氣象資料、數(shù)值預(yù)報(bào)模式風(fēng)場(chǎng)(CCMP)等多源遙感資料,對(duì)近海風(fēng)場(chǎng)的反演方法進(jìn)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(duì)于船只、島嶼和陸地等噪音進(jìn)行剔除以及剔除后的外??罩祬^(qū)域進(jìn)行插補(bǔ),這種方法區(qū)別于以往近海風(fēng)場(chǎng)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(fēng)場(chǎng)的反演精度。同時(shí)本文對(duì)于C波段不同的地球物理模式函數(shù)(GMF)進(jìn)行仿真模擬,了解入射角、相對(duì)風(fēng)向、風(fēng)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(fēng)場(chǎng)的原理和機(jī)制。為了獲取高精度的海面風(fēng)場(chǎng),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(fēng)場(chǎng)值的方式反演近海風(fēng)場(chǎng),具體方法是結(jié)合外部風(fēng)向信息為風(fēng)向劃定初始范圍,結(jié)合模擬風(fēng)速基于GMF進(jìn)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(shí)后向散射系數(shù),求得最小誤差對(duì)應(yīng)的風(fēng)場(chǎng)。這種方法避免了以往運(yùn)用譜方法和外部風(fēng)向信息的限制,為業(yè)務(wù)化反演海面風(fēng)場(chǎng)提供了參考依據(jù)。
  運(yùn)用上述方法對(duì)于近海風(fēng)場(chǎng)進(jìn)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(jìn)行對(duì)比分析。同時(shí)將這兩種不同的地球物理模式函數(shù)分別運(yùn)用到ASAR和Radarasat-2數(shù)據(jù)上,結(jié)果表明對(duì)于江蘇近海海域,風(fēng)速均值在4-5m/s左右。在風(fēng)速值相對(duì)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(guò)程中后向散射系數(shù)不僅受到自身系統(tǒng)斑點(diǎn)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(huì)改變海表面粗

5、糙度,采用局部統(tǒng)計(jì)濾波方法和均值采樣濾波方法進(jìn)行噪音處理,對(duì)于無(wú)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(jìn)行處理。
  3)運(yùn)用基于最小誤差結(jié)合GMF采用迭代法逼近海面最佳風(fēng)場(chǎng)值的方法進(jìn)行近海SAR數(shù)據(jù)風(fēng)場(chǎng)的反演,能夠同時(shí)求算風(fēng)速風(fēng)向。同時(shí)將求得的近海風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)分別利用數(shù)值預(yù)報(bào)模式和地面氣象資料進(jìn)行驗(yàn)證分析。利用地面氣象資料對(duì)模式函數(shù)CMOD4的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析,選出與地面11個(gè)氣象站點(diǎn)最鄰近的風(fēng)

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