星载InSAR方位向逐行的顺轨有效基线计算方法

本文开展了星载干涉合成孔径雷达(Interferometric synthetic aperture radar, InSAR)顺轨有效基线计算方法的改进研究。首先利用多项式拟合卫星轨道方程，使用相干系数法计算待配准图像对的像元偏移量，通过建立顺轨有效基线与方位向行号的函数关系式获得逐行有效基线，解决了在整幅图像使用固定有效基线带来的误差问题。通过TanDEM-X/TerraSAR-X实测干涉数据对本文的改进方法进行了应用和检验，同时针对所使用干涉图像对的特殊线性关系建立了快捷实用的线性方程。通过在整幅图像上精细化使用顺轨有效基线会对诸如海流反演方面有效提高反演精度。     

多代同任务测高卫星数据的系统误差分析

利用T/P卫星、Jason-1卫星以及Jason-2卫星同步段的Corssh数据,研究了黄海海域同步段不同测高卫星的测高系统差,得到了T/P卫星与Jason-1卫星间升轨与降轨系统差为0.074m与0.075m,Jason-1卫星与Jason-2卫星间升轨与降轨系统差为0.066m与0.076m。通过计算多代卫星数据的系统误差,提高了融合数据成果的可靠性。     

改进单组CEI基线对卫星定轨精度的影响研究

短基线相位干涉测量是一种被动测角卫星定轨跟踪方法,测量精度高。利用该方法采用单组正交双基线对静地卫星的定轨精度进行了仿真计算,并分别采用物理延长东西基线和东西基线阵列两种方法来考察对卫星定轨精度的改进情况。仿真结果表明,物理延长东西基线可以显著提高定轨精度;若星下点与跟踪网相距较远,则东西向基线阵列可显著提高定轨精度,且该方法对我国北斗卫星群的整体定轨效果很好,能进行几十米级的定轨。     

引入差比关系法分析西北太平洋TOPEX/POSEIDON卫星高度计测高数据

TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计数据信息中存在周期成分混淆问题.对其中的一类混淆引入差比关系方法对混淆的分潮进行分离.卫星轨道交叉点资料包括升轨和降轨资料,资料量比沿轨点资料多1倍,经分析发现:在已有为期6a多的观测资料时间序列中,在沿轨处混淆的分潮如K₁和SSA在交叉点处不再混淆,可以直接分离.因此首先对交叉点资料进行调和分析.然后由交叉点的分析结果得到分潮间的差比关系,处理到相近的沿轨点处,从而得到沿轨点的调和常数.用引入差比关系方法,对西北太平洋海区6a多的T/P卫星高度计资料进行了潮汐分析,并与沿岸及岛屿验潮站资料进行了比较,所得结果较满意.     

海洋水色卫星星上定标技术综述

在轨水色卫星进行星上定标可以确定遥感器的探测值与入瞳辐亮度间的准确对应关系,是后续其他遥感器定标工作的基础,对这一技术的研究已经引起了越来越多的关注。文中结合海洋水色卫星的发展历程,介绍了星上定标的3种不同方式及其原理、优势与不足,重点对目前比较完善的太阳辐射定标原理,以及定标源能量的引入及其在光学系统中的传递的定标流程进行了详细研究。并对星上光谱定标的原理与流程进行了介绍,分析了星上定标的不确定度来源,提出了对未来海洋水色卫星星上定标方案的建议。     

利用多代卫星测高数据计算海洋重力场

联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域（0°~42°N,100°~140°E）2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4mGal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

利用多代卫星测高数据计算中国近海及邻域重力异常

为提高海洋重力场数据的精度和空间分辨率,联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域(0°~42°N,100°~140°E)2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4 mgal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

高度计卫星定轨精度对其测高数据在海洋应用中的影响

卫星测高术是７０年代发展起来的一项新技术，到目前为止国外已陆续发射了七颗载有高度计的卫星。高度计卫星定轨的精度对测高数据的应用有很大影响．本文概述了卫星高度计测高数据在海洋应用上的一些结果、影响轨道的因素、测轨方法和轨道精校正方法。最后根据现有卫星轨道校正数据得到卫星轨道误差与校正精度的关系式，据此分析了轨道计算误差对卫星高度计测高数据在海洋应用中的影响     

验后平差方法在Geosat/GM卫星测高数据处理中的应用

为了消除多代卫星测高数据之间的不协调性,利用两步处理法对Geosat/GM正常点海面高数据进行自交叉点平差及与T/P卫星测高数据联合平差,发现误差模型的系数计算出现异常,通过分析误差模型及正常点海面高数据的分布特征,找出了出现异常的原因,对计算方法进行改进后,大大提高了计算结果的稳定性和可靠性。     

高度卫星定轨精度对其测高精度数据在海洋应用中的影响

卫星测高术是７０年代发展起来的一项新技术，到目前为止国外已陆续发射了七颗载有高度计的卫星，高度计卫星定轨的精度对测高数据的应用有很大影响，本文概述了卫星高度计测高数据在海洋应用上的一些结果、影响轨道的因素、测轨方法和轨道精校正方法，最后根据现有卫星轨道校正数据得到卫星轨道误差与校正精度的关系式，据此分析了轨道计算误差地卫星高度计测高数据在海洋应用中的影响。     

数字海洋云计算服务流中数据预部署研究

Data pre-deployment in the HDFS （Hadoop distributed file systems） is more complicated than that in traditional file systems. There are many key issues need to be addressed, such as determining the target location of the data prefetching, the amount of data to be prefetched, the balance between data prefetching services and normal data accesses. Aiming to solve these problems, we employ the characteristics of digital ocean information service flows and propose a deployment scheme which combines input data prefetching with output data oriented storage strategies. The method achieves the parallelism of data preparation and data processing, thereby massively reducing I/O time cost of digital ocean cloud computing platforms when processing multi-source information synergistic tasks. The experimental results show that the scheme has a higher degree of parallelism than traditional Hadoop mechanisms, shortens the waiting time of a running service node, and significantly reduces data access conflicts.     

基于HY-2A散射计数据的极区海冰范围反演方法及其评估

A sea ice extent retrieval algorithm over the polar area based on scatterometer data of HY-2A satellite has been established.Four parameters are used for distinguishing between sea ice and ocean with Fisher's linear discriminant analysis method.The method is used to generate polar sea ice extent maps of the Arctic and Antarctic regions of the full 2013–2014 from the scatterometer aboard HY-2A(HY-2A-SCAT) backscatter data.The time series of the ice mapped imagery shows ice edge evolution and indicates a similar seasonal change trend with total ice area from DMSP-F17 Special Sensor Microwave Imager/Sounder(SSMIS) sea ice concentration data.For both hemispheres,the HY-2A-SCAT extent correlates very well with SSMIS 15% extent for the whole year period.Compared with Synthetic Aperture Radar(SAR) imagery,the HY-2A-SCAT ice extent shows good correlation with the Sentinel-1 SAR ice edge.Over some ice edge area,the difference is very evident because sea ice edges can be very dynamic and move several kilometers in a single day.     

应用极化合成孔径雷达检测海上溢油研究进展

海上溢油给海洋生态环境带来严重的影响,快速准确地探测溢油对于防灾减灾具有重要的意义。利用卫星遥感探测溢油已成为目前主要的检测手段,大多采用合成孔径雷达(SAR)数据,运用图像处理的方法,开展了多种溢油提取算法的研究,取得了较好的结果,但由于海洋的类溢油现象存在,造成提取信息的精度达不到要求。近年来,国内外运用极化SAR数据开展溢油信息提取研究,从极化分解与相位差等角度对溢油特性分析,能有效地区分一些类溢油现象,得到了较理想的结果。分析了应用SAR数据开展溢油信息提取的研究状况,总结了溢油极化SAR探测的研究,指出了目前研究中存在的不足,并提出了今后溢油极化SAR遥感监测的方向。     

SAR卫星组网观测技术与海洋应用研究进展

SAR卫星的组网观测,较之于单卫星工作方式,不仅能够提高观测频率,还能挖掘SAR的多模式探测能力。本文介绍了SAR卫星组网的遥感观测技术发展现状,并总结了基于卫星组网的海洋动力环境监测和海上目标监测研究进展。在海洋动力环境遥感监测方面,多SAR卫星联合获得的同步数据能够互为补充,提高海洋动力环境信息的探测精度;在海上目标遥感监测方面,多卫星联合能够实现从传统的单星目标检测到跟踪的跨越,提高海上动态目标的跟踪监测能力。     

南海主要分潮振幅变化趋势再探

潮汐变化研究对于沿海地区海洋工程、洪涝灾害预防和海洋资源开发利用等各方面都有着非常重要的意义。之前的潮汐变化研究主要基于多年逐时验潮站观测,而验潮站数据无论是站点的个数还是站点的位置,都存在很大的局限性,这对我们研究海盆尺度的潮汐变化规律形成了一定程度的阻碍。前人基于25年的T/P-Jason卫星高度计数据发现南海中央深海海盆主要分潮振幅存在异常大的趋势,这是由于中尺度海洋运动对潮汐调和分析干扰导致的虚假结果。本文首次使用了X-TRACK软件处理过的长达27年的T/P-Jason卫星高度计观测来研究整个南海的主要分潮振幅的长期趋势。经过X-TRACK处理后的卫星观测数据在整个南海的准确性和完整性都有了显著的提升。同时,我们使用了权重最小二乘法来消除长周期采样导致的潮汐混淆的影响。我们发现在南海大部分海域,4大主要分潮的振幅都存在显著的变化趋势。振幅和迟角变化的极值主要分布在吕宋海峡西部、马六甲海峡和台湾海峡等水深和岸线变化剧烈的近海海域,振幅最大的上升趋势可达2.75 mm/a,振幅最大的下降趋势可达–2.16 mm/a。南海主要分潮振幅的长期趋势与河流径流以及人类活动密切相关。     

一种快速非局部平均合成孔径雷达海洋图像斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达在海洋环境监测和海洋研究中扮演着越来越重要的角色。受其成像机制的影响,合成孔径雷达图像总是受到斑点噪声的污染。斑点噪声的存在会增大目标识别、跟踪和分类的难度,也会降低雷达信号的信噪比。合成孔径雷达海洋图像具有一些特殊的性质：海洋现象在雷达图像中主要呈现为条带状或斑块状的结构。这些条带状或斑块状的结构呈现出高度的自相似性或信息冗余。非局部平均方法能够衡量图像中不同图像块之间纹理结构的相似性,并利用图像的自相似性对图像进行去噪。但非局部平均去燥方法存在计算量巨大、计算耗时长的缺点,这几乎限制了其实际应用。本文采用一种自适应方法将雷达图像中的像素点区分为纹理区像素点和平坦区像素点。对纹理区像素点,采用较大的相似窗和搜索窗,对平坦区像素点,采用较小的相似窗和搜索窗,从而提高计算速度。进一步,本文基于计算统一设备并行架构（CUDA）技术,利用计算机图形处理器（GPU）对前述算法进行并行加速。与经典非局部平均算法相比,加速后算法的计算效率提高了200倍。     

Digital processing considerations for extraction of ocean wave image spectra from raw synthetic aperture radar data

The digital processing requirements of several algorithms for extracting the spectrum of a detected synthetic aperture radar (SAR) image from the raw SAR data are described and compared. The most efficient algorithms for image spectrum extraction from raw SAR data appear to be those containing an intermediate image formation step. It is shown that a recently developed compact formulation of the image spectrum in terms of the raw data is computationally inefficient when evaluated directly, in comparison with the classical method where matched-filter image formation is an intermediate result. It is also shown that a proposed indirect procedure for digitally implementing the same compact formulation is somewhat more efficient than the classical matched-filtering approach. However, this indirect procedure includes the image formation process as part of the total algorithm. Indeed, the computational savings afforded by the indirect implementation are identical to those obtained in SAR image formation processing when the matched-filtering algorithm is replaced by the well-known "dechirp-Fourier transform" technique. Furthermore, corrections to account for slant-to-ground range conversion, spherical earth, etc., are often best implemented in the image domain, making intermediate image formation a valuable processing feature.     

A sea surface height estimator using synthetic aperture radar complex imagery

The reflectivity density approximately describing electromagnetic scattering from a "two-scale" rough surface has a phase linearly dependent on surface height. The synthetic aperture radar (SAR) image is a complicated partially understood transformation of this reflectivity density, but in demonstrable situations the complex image's phase also contains sea height information: reported here is an initial study of an algorithm that exploits this. Envelope and phase demodulation, regression, and filtering algorithms are verified and applied to simulated and actual satellite radar SEASAT-SAR data. The simulation of a simplified stationary scene established tentative sufficient conditions on large-scale SAR and sampling parameters for accurate estimation of the large-scale structure's height and imply feasible system design. The algorithm accurately estimated a long wavelength low-amplitude large-scale sea height structure present in a SEASAT-SAR data record, consistent with available sea truth.     

多模式小卫星SAR机载挂飞试验的飞行路线规划与雷达参数设计

多模式小卫星SAR(synthetic aperture radar,合成孔径雷达)是一种搭载于小卫星平台的新体制雷达系统,它集SAR、散射计、高度计、波谱仪4种遥感器的优势于一身.它可以根据需求分时实现几种工作模式的切换,可兼顾对海洋目标和海洋动力环境的高精度测量.由于卫星发射存在诸多不确定因素,为了在卫星发射前对多...     

基于竞争遗传算法的海洋云平台资源调度模型研究

高质量的海洋自然资源管理离不开数据和信息的支撑。鉴于海洋数据的特殊性，海洋数据处理常涉及长时间序列或大空间范围的处理工作，对于此类密集型计算为主的数据处理，通用型云平台存在效率不高的突出问题。文章在全面分析Hadoop平台原生资源调度算法的基础上，结合海洋数据处理密集型计算的特点，创新性地提出了基于竞争模型的遗传算法任务调度策略(CGA),有效地解决了遗传算法求解速度受初始化种群与种群进化测量影响较大的问题。此外，为加快收敛速度，引入竞争机制，构建基于种群竞争的自适应进化模型。通过实际验证和比对，证明改进后的算法在收敛速度及收敛结果的稳定性上都优于传统算法，有效地改进了海洋云平台资源调度的能力，提升了海洋数据的处理效率。