X波段雷达海浪遥感机理及海浪信息反演
海洋是人类的摇篮，也是人类赖以生存和发展的重要环境；它吸引着一代又一代的人们去探索研究和开发利用，并将为人类的生存和发展提供广阔的前景。海洋面积约占地球面积的三分之二，海洋资源丰富，比如生物资源、矿产资源和能源。随着日益突出的陆地资源枯竭和环境污染问题，人类必将以新的形式走向大海。而海洋监测是海洋科学研究、资源开发利用和环境保护与管理等的基础工作，因此，发展海洋监测技术具有重要的意义。
海浪是最基本的海洋环境要素之一，研究海浪对海洋工程建设、海洋开发、交通航运、海洋捕捞与养殖等都具有重大意义。为了更好地掌握海浪信息，需要长期、准确地进行海浪观测，因此迫切地需要能够提供现场数据的保障产品。
而X波段雷达在提取海浪信息方面具有得天独厚的优势，利用X波段雷达提取海浪信息也具有重要的意义。X波段岸基雷达和航海雷达不仅可用于监视海上移动目标，而且也可以用来进行海浪和海流的测量。X波段雷达遥测相对于其它遥测手段具有稳定、实时、便捷的特点。首先X波段雷达遥测可以随时随地的测量近域海况，这是星载或机载雷达所不能实现的。它不需要无线传输装置，不容易受电子干扰，工作是稳定和安全的。相对于高频地波雷达，X波段雷达有便捷、投资小、分辨率高等特点，其波向测量的准确性也是高频地波雷达不能比拟的。浮标测量准确率高，但只能定点测量，并且浮标容易丢失、损坏，安全系数低。而X波段雷达探测范围更广，安全性更高，可以作为波浪浮标的替代产品应用。因此，X波段雷达具有广泛的应用前景，国外内已开始将X波段雷达应用于岸基和船基监测海洋动力环境的研究中。
X波段雷达电磁波入射到海面时，和那些与雷达电磁波波长相当的毛细波产生布拉格散射，接着后向散射回波被雷达接收器接收，形成了“海杂波”。而波长较长的长波通过对毛细波的流体动力调制、阴影调制和倾斜调制作用表现在海杂波图像上。由此可以看出，X波段雷达图像中包含了丰富的海浪信息。所以，如何从X波段雷达图像中有效地获取海浪信息对研究海浪具有重要的科学意义。
本文利用X波段雷达海洋动力环境监测系统(0S071X)反演海浪参数，同时，利用波浪骑士浮标进一步检验系统得到的参数。为下一步“样机”的改进提供试验数据和有力的支持。
本文对福建晋江金井镇南江村海域的岸基试验数据进行了反演计算与分析，获得了有效波高、主波频率、主波波向等海况参数，并将得到的计算结果与该区域的浮标数据进行了比对，结果表明：基于傅立叶变换研制出的“X波段雷达海洋动力环境监测系统(0S071X)”(硬件及其算法软件)在获取有效波高、峰波频率和峰波波向上都达到了很高的精度。运用该系统可以很好地监测海浪信息，该算法软件在风浪较大时，反演精度还会更高，误差也较小。这充分说明通过X波段雷达系统可有效地获得海浪信息。
X波段雷达;有效波高;图像谱;海浪谱;遥感机理;信息反演
中国海洋大学
硕士
凝聚态物理
王剑
2012
中文
TN957.51
69
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）