极化SAR渤海海冰厚度探测研究
渤海及其沿海地区是中国重要的经济开发区。每年冬季,海冰冻结及漂移会严重威胁渤海的航运,油气勘探及海上作业生产等活动,给我国造成了无法估量的经济损失。在海冰监测中,海冰厚度是冰量估算、海冰冰情评估及灾害评价的关键指标。目前,国内外海冰厚度的探测主要依赖于现场观测,利用遥感反演海冰厚度尚处于研究阶段,未实现业务化。
极化合成孔径雷达(Polarimetric Synthetic Aperture Radar,PolSAR)不仅具有普通SAR传感器全天时全天候观测的能力,而且还能提供非常丰富的极化信息,是海冰监测的理想数据源。本文利用极化SAR数据开展渤海海冰厚度探测研究,分别发展了海冰厚度分级探测方法和海冰厚度定量反演方法,初步给出了渤海冰厚探测的新技术途径。
在海冰厚度分级提取方面:首先确定了C波段SAR影像可识别的渤海海冰类型,并将渤海海冰类型与海冰厚度相关联,建立与厚度相对应的C波段星载SAR海冰分类体系;然后利用SAR影像开展海冰微波响应特性分析,发现依据本文提出的分类体系,可从SAR影像中区分渤海海冰类型,得到渤海海冰厚度等级,验证了本分类体系的有效性;在此基础上,利用高分辨率全极化SAR影像的优势,提取海冰的极化散射特征,并结合二叉树分类思想,开展高分辨率全极化SAR海冰类型的分类算法研究,提高SAR海冰分类精度;最后依据海冰分类的结果和提出的海冰分类体系,最终实现SAR海冰厚度分级探测。
在海冰厚度定量反演方面:首先开展了海冰微波特性实验,探索性的研究了一种多离散散射体(气泡和卤水胞)不同分布的海冰电磁散射模型,为了解海冰的电磁散射机理提供理论指导;然后结合海冰电磁散射模型和渤海海冰热动力学生长模型,开展了海冰生长过程中,不同波段、极化和入射角等参数对极化SAR海冰厚度探测能力的影响分析,为后续的海冰厚度定量反演提供参考依据;最后根据海冰的电磁散射机理,改进Freeman分解的体散射模型,给出了一种基于极化分解的SAR海冰厚度定量反演方法,并利用实测数据验证了本方法。
极化合成孔径雷达;海冰厚度;分级探测;微波响应特性;电磁散射机理
中国海洋大学
博士
计算机应用技术
王国宇;张杰
2011
中文
P731.15;TN958
160
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）