HY-2卫星微波散射计海面风场地球物理模式函数研究

地球物理模式函数GMF (Geophysical Model Function)在星载微波散射计海面风场反演中具有关键作用。本文以C波段MetOp/ASCAT散射计风场数据为参考数据,通过改进现有Ku波段NSCAT-4 GMF中后向散射系数对海面风速和风向的依赖关系,以及增加海表温度(SST)因子项,构建了适用于HY-2卫星微波散射计海面风场反演的NSCAT-5.HY-2 GMF。研究结果表明,相比NSCAT-4 GMF,采用NSCAT-5.HY-2 GMF反演得到的HY-2散射计海面风速与ASCAT散射计风速的一致性提高了约11%,特别是风速反演误差不再依赖于SST变化、不再呈现显著经向分布特点。本论文研究结果对进一步提升国内外其他Ku波段星载微波散射计数据的海面风场遥感应用具有重要参考价值。     

GNSS-R航空遥感海面风场仿真技术

研究了机载GNSS-R遥感海面风场的仿真原理和技术,以KA-GO相关功率模型为基础,分析海浪谱,海面坡度和风速风向的关系,并针对不同风速、风向、接收机高度和飞行速度海面散射信号相关功率开展了数值仿真分析研究,并建立了仿真软件。仿真研究结果表明,以上因素对海面反射信号的相关功率波形的峰值和后沿斜率均有影响。本文的仿真结论为GNSS-R海面风场反演打下了理论基础,建立的仿真软件为GNSS-R海面风场反演提供研究平台。     

旋转扫描散射计海面风场检测仿真研究

该文对Ｋｕ波段旋转扫描星载散射计进行了仿真研究。通过仿真模型建立，分辨面元提取与风矢量模糊解消除，分析了散射计地面与星载定标特性，给出了散射度工作特性仿真结果。通过对均匀旋涡两种模拟输入风场的仿真，表明这种旋转扫描散射计风场检测及利用Ｍｏｏｒｅ方程进行风场反演的有效性。     

合成孔径雷达图像的近岸海面风场反演

根据海面微波散射原理，给出了星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像海面风场反演的方法。该方法包括SAR图像辐射定标、海面风向确定和风速计算。利用该方法由加拿大RadarsatSAR图像反演获得了中国海南省东南部近岸海区海面风场，并与预报风场作了比较。结果显示，二者相符得很好，风速的均方根误差为0.94m/s，风向的均方根误差为4.03°。     

双频共面合成孔径雷达海面风场反演

根据L/C双频共面SAR能够获取同一海域双波段电磁波后向散射系数,得到更多海洋目标特征信息的电磁散射特点,结合地球物理模型函数研究了一种新的SAR海面风场反演方法。利用L/C双频共面SAR的L和C两个波段的地球物理模型函数和后向散射系数等信息,通过地球物理模型函数联立以及构建和求解最小代价函数,直接从SAR数据本身获取海面风场信息,并借助辅助数据去除了风向的180°模糊,从而实现海面风场反演。仿真分析和海上机载同步飞行试验的研究结果表明,该方法可直接利用SAR数据本身获取精度较高的海面风速、风向;绝对辐射定标精度是决定海面风场反演精度的关键因素,海面风场反演误差随定标精度提高而减小;随着海面风速的增大,风速反演误差逐渐增大。论文提出的双频共面SAR海面风场反演方法解决了传统单波段单极化SAR海面风场反演存在的固有问题,机载同步飞行试验的海面风速和风向反演结果与调查船观测值的均方根误差分别为0.93 m/s和19.39°,可为星载SAR海面风场反演业务化和载荷研制提供支持。     

一种海面风场反演的快速风矢量搜索算法

本文以SeaWinds散射计为例，从最大似然估计的海面风场反演方法出发，根据其目标函数的一般分布特征，提出并实现了一种快速风矢量搜索算法。然后采用美国SeaWinds散射计的部分LA实测数据对该搜索算法进行了验证，并与常规算法对同一实验数据的反演偏差及运行时间进行了对比分析，结果表明该算法在能够保证反演精度的前提下，在较大程度上提高了运行效率。     

水稻微波后向散射系数的模拟分析

海洋雷达后向散射回波主要来自短重力波的Ｂｒａｇｇ 散射,这种散射与海面风场信息、边界层涡旋等密切相关。因此,可以从雷达散射截面反演风场信息。对１９９４ 年４ 月航天飞机成像雷达（ＳＩＲＣ／ＸＳＡＲ）获取的南中国海合成孔径雷达（ＳＡＲ） 图像进行了分析研究。利用ＳＩＲＣ 数据,从ＳＡＲ 图像谱提取了风向;根据ＣＭＯＤ４ 模型,从Ｃ波段雷达后向散射系数反演风速;利用双尺度散射模型对反演的风速进行了对比分析。结果表明,从ＳＩＲＣ雷达数据可以反演海面风矢量,星载ＳＡＲ是提取海面风场信息的有效技术手段之一。     

利用GPS反射信号遥感Michael飓风海面风场研究

对GPS反射信号的功率波形以及GPS信号在海面的散射区域进行了阐述，并对海面风场反演的原理和方法作了具体的介绍。处理了NASA在Michael飓风中机栽实验的数据，反演得到的风速精度为2m／s左右，从而验证了通过GPS反射信号反演海面风场在理论和实践上的可行性。     

一种修正的星载散射计反演海面风场的场方式反演算法

由于卫星散射计探视雷达回波的各向异性的双调和性质,同时由于散向散射物理模型函数的非线性及信号中存在噪声,使得常规点方式风场反演哕向有多至４个解的多解存在。给出了一种改进的场方式钣演方法,利用该人卫星散射计测量的后向散射强度的数据中唯一反演出大尺度海洋风场。通过数值模拟和实际算例计算表明反演过程在风向、风速上都与真解是吻合的。从结果可以看到,所采用的改进的场方式反演方法对模拟数据或真实散射计探测海面     

航天飞机成像雷达海面风矢量观测研究——以1994年4月南中国海试验区为例

海洋雷达后向散射回波主要来自短重力波的Ｂｒａｇｇ散射,这种散射与海面风场信息、边界层涡旋等密切相关。因此,可以从雷达散射截面反演风场信息。对１９９４年４月航天飞机成像雷达（ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲ）获取的南中国海合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像进行了分析研究。利用ＳＩＲ－Ｃ数据,从ＳＡＲ图像谱提取了风向;根据ＣＭＯＤ４模型,从Ｃ波段雷达后向散射系数反演风速;利用双尺度散射模型对反演的风速进行了对比分析。结     

遥感和GIS技术在全球海面风速分析中的应用

将遥感技术和地理信息系统（GIS）技术相结合，建立了一个基于TOPEX卫星的全球海面风速分析的海洋地理信息系统（MGIS）。阐述了全球海面风速分析模型的建立方法，定义了描述风场特征的相关参数，介绍了全球海面风速海洋地理信息系统的结构、功能和工作流程，另外，对系统的3个应用实例进行了地学分析。     

Generation and Validation of two Day Composite Wind Fields from Oceansat-2 Scatterometer

The Oceansat-2 scatterometer (OSCAT) of the Indian Space Research Organization (ISRO), provides surface wind speed and direction with a spatial resolution of 50 km × 50 km. With a revisit time of 2 days it had provided ocean surface wind vectors over the global oceans. In the present work, an attempt has been made to generate two day composite of OSCAT wind vectors using Data-Interpolating Variational Analysis (DIVA) and compare them with daily composite winds to check how better is the two day composites in comparison to daily composites. The daily and two days composite wind vectors of zonal (U) and meridional (V) components have been validated with wind measurements from in situ buoys and Advanced Scatterometer (ASCAT) for the year 2012 over the tropical Indian Ocean region. The statistical comparison with the in situ measurements and ASCAT has shown that the two-day OSCAT wind composites are slightly better than the daily composite winds. The improvement in the statistics can be attributed to the use of ascending and descending passes pertaining to two days which results in fewer gaps between passes, thereby reducing the interpolation errors.     

Coastal Validation of Ultra-high Resolution Wind Vector Retrieval From QuikSCAT in the Gulf of Maine

An experimental 2.5-km ultrahigh-resolution (UHR) wind product provided by NASA's QuikSCAT scatterometer offers the potential for new access to coastal surface wind dynamics at the mesoscale level and below. To give future users the best indication of the value of these data, the UHR wind retrievals must be fully validated in nearshore areas. Comparison with meteorological buoys and standard QuikSCAT products allows detailed investigation of UHR winds. Speed and direction residuals are calculated between all scatterometer products and collocated buoys. An ambiguity selection routine improves wind direction agreement between the UHR winds and the other products. Magnitude residuals follow the patterns of the standard QuikSCAT winds, with a 1–2 m/s positive bias in light winds (below 4 m/s) and high winds (above 16 m/s) and standard deviations consistently below 3 m/s. After application of a land contamination removal algorithm, the UHR product provides extended coverage near the coast. An example of a specific wind event illustrates the potential benefits of improved resolution measurements for examining ocean–atmosphere dynamics.      

高频地波雷达风速反演经验模型

通过分析高频地波雷达所在探测海域内浮标观测的有效波高和风速数据,建立了海面风速与有效波高的经验模型。利用二范数最小方法对该模型的参数进行估计,实验结果表明了该模型的稳定性。将所提模型应用到高频地波雷达OSMAR071数据处理中,6个月数据连续反演结果与浮标给出的风速吻合度高,表明了该风速反演经验模型的有效性。     

USE OF SATELLITE INFORMATION IN THE PREDICTION OF EL NIÑO EVENTS

Materials from surveys of 1982–1983 and 1997–1998 are analyzed for the two most powerful El Niño events in the 20th century, and four medium-intensity events are examined for the period 1986–1995. On the basis of online tracking of the dynamics of radiation processes in the equatorial ocean from space, a method is proposed for predicting different El Niño phases in five standard regions for up to 16 months in advance.     

输电线路风偏模拟分析系统研究

采用激光点云、数据高程、高清影像等技术,构建了输电线路工况模拟分析模型,设计开发了输电线路风偏模拟分析系统。在系统中实时集成第三方环境参数,通过输电线路风偏工况模拟分析,对超过安全阈值的输电线路进行定位、预警和预报,为输电线路的自动化巡检和隐患智能预警分析提供了技术支撑和科学决策依据。