卫星合成孔径雷达探测海底地形研究进展

利用卫星合成孔径雷达(SAR)图像信息探测海底地形是海洋遥感物理学和海洋动力学研究具有挑战性的问题,这是因为根据电磁波传播原理,雷达脉冲没有能力穿透海水,因而不可能直接探测到海底地形特征,可是,许多卫星SAR图像上确实显示出海底地形特征。这些海底地形不仅分布在水深小于100m的浅海,而且在600~800m甚至2 000~3 000m的深海区也有发现。本文概略介绍该领域的发展前沿和研究进展,主要内容包括海面过程雷达成像基本理论,我国辽东浅滩、台湾滩以及美国东部湾流海域等3个海区海底地形特征SAR成像理论:分别为速度切变流纵向流经平行海底地形、层化流体横向流流经平行(周期性)海底地形和强海流流经孤立海底地形。据此建立的理论和分析方法可做为研究更复杂情况和探索新应用领域的基础和出发点。     

塘沽海区海底地形的SAR影像仿真与反演研究

利用袁业立、金梅兵(1997)提出的海底地形SAR影像仿真与反演模型，对渤海塘沽海区的一张Radarsat SAR影像进行了仿真和水深反演研究。研究结果表明：仿真影像与真实SAR影像基本吻合，反演水深与实际水深也有较好的一致性；进一步证实了袁业立(1997)SAR成像机理的正确性和在中国近海利用SAR影像进行浅海水深探测的可行性。     

基于SonarWiz的多波束声纳图像智能底质分类技术研究

多波束回波强度信息与海底底质类型具有较强的相关性,通过海底声纳图像能够实现底质类型的划分.为提高海底底质分类质量,依托SonarWiz的智能底质分类优势,在海底声纳图像纹理特征自动分类基础上,引入地形属性信息修正分类结果.以三亚崖州湾附近海域为例,基于实测海底地形数据和海底表面声纳图像,利用数据处理技术和图像分类方法,...     

利用卫星仪器获取的数据进行近海管道敷设

了解海底地貌是诸如疏浚、近海结构和管道敷设的主要活动.为了降低海底地貌调查的成本,研制了深海测量评价系统(BAS),该系统结合了回声测深仪的数据和SAR的观测值.该系统以海底地形产生的声面波波谱的改进模式为基础.     

浅地层剖面仪GeoChirp Ⅱ图像中风浪变形效应的校正方法初探

当海面风浪较大时,测量船的摇摆会引起浅地层剖面图像的畸变,因此有必要研究风浪对浅地层剖面图像的影响及图像中风浪效应的校正方法,其中的关键问题是区分风浪效应和真实的沙波等海底床面形态。本文利用浅地层剖面仪GeoChirpⅡ在长江口所获得的浅剖图像对校正方法进行了研究。在所研究的实例中,海底周期性起伏的地形不是沙波,而是风浪效应引起的,用带阻滤波的方法可有效消除浅剖图像中的风浪效应,从而恢复真实的海底地形和地层形态。     

用于海底底质分类的多波束声强数据选取研究

高质量的海底声强图是进行多波束海底底质分类、目标识别的基础。要得到"单纯"反映海底底质信息的声强图,就需要对原始声强数据进行地形改正,消除地形因素的影响。在描述了多波束数据中水深数据不能满足声强数据的改正要求问题的基础上,提出了以水深数据覆盖范围为约束的声强数据选取方法。实例计算结果表明:该方法在能有效地选取高质量的声强数据,提高了基于声强图像的海底底质分类精度。     

基于平行立体视觉技术的海底立体摄像系统研究

计算机视觉经过几十年的发展,被广泛应用于社会各个领域,其核心是研究仿人类视觉从二维投影图像恢复三维景物世界的技术理论。尽管视觉计算理论数学方法上可行,但针对不同的应用需要,其数学算法实现上有所不同。结合应用于大洋海底资源勘查的"海底立体摄像系统"的研制,提出利用平行立体视觉理论实现从摄像图像重构三维海底微地形的技术方法。包括立体摄像机的研制要点、立体图像匹配、图像数据预处理、海底地形三维反演算法等,并对双目立体视觉技术的发展和应用提出了新的认识。     

浅海水下地形的SAR遥感仿真研究

结合连续性方程和布拉格后向散射模型,在准一维简化浅海水下地形情况下,建立了浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度仿真模型,将浅海水下地形区域的SAR海面后向散射强度的相对变化与大尺度背景流场、海面风场和雷达系统参数等联系起来.海上实验和研究结果表明,浅海水下地形的SAR成像主要由通过受水下地形影响的海表层流场对海表面风引起的微尺度波的水动力调制而获取浅海水下地形信息,其中潮流与水下地形的相互作用过程改变海表层流场,变化的海表层流与海表面微尺度波之间的相互作用改变海表面波的空间分布,雷达波与海表面波之间的相互作用决定雷达海面后向散射强度.因此SAR图像中浅海水下地形或水深信息量的多少不仅与海表层流场和海面风速有关,而且与雷达工作波段、雷达波束入射角和极化方式也密切相关.认为由水下地形变化引起的缓慢变化的表层流场中海表面定常微尺度波谱能量密度的变化满足波作用量谱平衡方程;而在波数空间中,海表面微尺度波谱的成长过程也可以用波数谱平衡方程描述,在此基础上,得出了海表面波高频谱(毛细-重力波)形式的解析表达式.众所周知,浅海水下地形信息是由于水下地形影响下SAR海面后向散射强度与背景海面后向散射强度的相对差异而在SAR图像上的呈现,从而在建立浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度仿真模型的基础上,仿真计算了浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度相对于海表层流场、海面风场等海况参数和SAR工作波段、SAR波束入射角、极化方式等雷达系统参数的数值仿真结果,分析得到了有关浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度的特征和SAR浅海水下地形遥感的最佳海况参数与最佳雷达系统参数,为研究和开展SAR浅海水下地形遥感研究提供了有价值的参考.     

SAR影像仿真与水下地形反演的阻尼牛顿—行作用法

研究了浅海SAR影像仿真与水下地形反演的数值方法。将仿真与反演问题模型处理为相互独立的依赖于时间的非线性偏微分方程动力系统。使反演问题模型仅依赖于SAR影像灰度值，计算可一次性完成，计算过程中无须与正问题进行数据交互，在此基础上，提出了仿真与反演的一种新的一致性优化算法：阻尼牛顿-行作用法．数值实验结果表明，算法对SAR影像仿真问题具有高效、可靠、计算稳定的特征；对水下地形反演问题也有较强的数值稳定性和较高的计算精度。本文3个算例反演出的地形与实际地形之间的相关系数都优于0．72029．     

机载激光雷达在水下地貌识别与断裂构造精细解译中的应用

机载激光雷达水深测量是高效获取高精度近岸海底地形的一种新型技术,具有测量精度高、效率高、作业区域广的特点.通过分析CZMIL?Nova?Ⅱ机载激光雷达测深系统获取的南海某岛高分辨率海底地形数据,发现除地貌类型的识别以外,该数据还可用于海底断裂构造的高精度解译.通过对激光雷达测深渲染图像的解译,发现工作区海底地貌由沙嘴、...