光學(xué)遙感影像中耀斑區(qū)內(nèi)孤立波信息提取模型.pdf

1、海洋內(nèi)波在邊緣海和陸架區(qū)域是幾乎處處可見的海洋現(xiàn)象。內(nèi)波在密度躍層附近生成并傳播，伴隨著等密度面較大的起伏和較強的流速切變，威脅著水下潛艇的航行安全，對海上石油平臺的作業(yè)也有較大影響。內(nèi)波還造成聲場的起伏，降低了聲吶的使用效能。內(nèi)波的傳播可以導(dǎo)致湍流和混合，是海洋能量輸送的一種途徑，并影響局部海域的水交換、沉積和再懸浮。因此對于內(nèi)波的研究既有現(xiàn)實應(yīng)用需求也有重大的科學(xué)意義。 由于內(nèi)波生成、傳播在水下，常規(guī)的海洋觀測手段觀測成本

2、高，且受到環(huán)境條件的制約而數(shù)據(jù)獲取困難。遙感是目前唯一有效的大范圍的內(nèi)波觀測手段。目前SAR經(jīng)常用于內(nèi)波的研究，但是SAR也存在著衛(wèi)星重訪周期長、數(shù)據(jù)費用高、圖像噪聲較大等的不足。光學(xué)遙感雖然容易受到云的影響，但是以MODIS為代表的中分辨率光學(xué)遙感器，其圖像覆蓋范圍大、時間分辨率高、數(shù)據(jù)公開免費等優(yōu)勢可以彌補其不足成為內(nèi)波研究的重要數(shù)據(jù)源。本文的目的是研究內(nèi)波在光學(xué)圖像中的特征，建立從光學(xué)圖像提取內(nèi)波特征參數(shù)的模型，然后在南海海域開展

3、示范應(yīng)用研究。 由于內(nèi)波SAR遙感研究已開展較為深入，本文主要借鑒內(nèi)波SAR探測的成功經(jīng)驗開展內(nèi)波光學(xué)遙感研究。本文首先研究了內(nèi)波光學(xué)圖像的特征，由于內(nèi)波在光學(xué)圖像與在SAR成像具有一定的相似性，通過與SAR影像的對比分析，給出了內(nèi)波在光學(xué)圖像耀斑區(qū)具有與SAR相似的表面特征，只是亮暗順序與SAR相反，但同樣與內(nèi)波的極性有關(guān)。其次，本文針對內(nèi)波光學(xué)圖像解譯遇到的問題發(fā)展了兩種均衡化處理方法，有助于整幅圖像內(nèi)波特征的增強顯示，便

4、于內(nèi)波信息的提??；而且應(yīng)用了二維EMD方法成功實現(xiàn)了內(nèi)波與海浪的信息分離，為利用較高分辨率光學(xué)圖像提取內(nèi)波信息做好了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。然后，在本文的核心部分，即內(nèi)波光學(xué)遙感探測模型的建立上，首先引入了強非線性的KdV3N模型，并給出了數(shù)值算法，較為準(zhǔn)確的模擬了南海北部真實情況下的大振幅內(nèi)波，特別是波形與實測更為一致；進(jìn)一步建立了太陽耀斑區(qū)內(nèi)波光學(xué)成像的仿真模型，仿真的結(jié)果與真實圖像特征吻合；在此基礎(chǔ)上，探討建立了利用光學(xué)圖像內(nèi)波條紋亮暗間距進(jìn)行