雷达遥感六十年：四个阶段的发展

雷达遥感问世60年来已经历了4个阶段的发展,其在对地观测中的作用正日益凸显,已经广泛应用于不同领域。4个阶段分别是单波段单极化阶段,多波段多极化阶段,极化和干涉阶段,以及以双/多站或星座、高时序高分宽幅、3维成像为代表的新阶段。本文结合作者长期在雷达遥感领域的研究经历,总结和回顾了雷达遥感的阶段发展和具有里程碑式的代表性技术;从观测技术、数据处理和应用角度阐述了新阶段雷达遥感的发展趋势,以及雷达遥感与人工智能和大数据结合的思考;最后着眼未来,介绍了月基雷达对地观测平台的前瞻性研究。     

极化SAR目标相对最优极化研究

目标相对最优极化就是选取一种极化状态,使得研究目标和背景地物的接收功率对比达到最大。通过讨论了目标相对最优极化问题,提出了改进的模型和解算方法,利用实际数据对其模型和方法进行了实验,验证了其有效性和正确性。     

微型全极化SAR海洋监测应用技术研究

我国作为海洋大国,近年来海洋事业进入快速发展时期,合成孔径雷达以其自身的技术特点在海洋遥感监测中发挥了重要的作用。在以往的海洋监测中大多采用星载合成孔径雷达获取海洋数据,但因星载SAR受到卫星搭载平台和运行轨道等因素影响,对局部地区高时效的数据获取还存在一定的制约因素。本文通过对无人机机载微型全极化合成孔径雷达对海岸带、海岛礁、海洋动目标高分辨率成像和应用分析研究,为无人机机载SAR在海洋监测中的应用提供了全新的技术手段。     

高分三号SAR影像双阈值变化检测

双阈值合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)变化检测算法具有在发现变化区域的同时还能确定地表发生后向散射变化类型的优点。针对广义高斯双阈值最小误差法D-GKIT(Dual Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)在进行阈值选取时直方图中不同类别像素灰度级重叠严重时,分割结果容易在尖峰单侧选取出双阈值而导致无法正确分割差异图的问题,本文提出一种结合归一化最大类间方差和广义高斯最小误差法GKIT(Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)的双阈值SAR变化检测方法。首先,提出以归一化最大类间方差值作为灰度级重叠程度的判别参数,确定阈值的选取顺序及两个候选区间;然后,利用GKIT在候选区间内进行分割,获取单侧阈值及非变化类拟合函数;最后,提出利用非变化类拟合函数更新后的直方图作为另一侧阈值选取基础进行分割,得到对应分割阈值。以宁波地区高分三号(GF-3)SAR卫星影像作为试验研究数据,结果表明:本文方法能较好地解决灰度级重叠时D-GKIT无法进行正确分割的问题,具有良好的变化检测效果和更强的鲁棒性且达到了利用研究区数据验证利用GF-3号SAR卫星影像进行变化检测研究可行性的目的。     

Separation of ocean features from multifrequency full-polarization SAR imagery

Different ocean features usually appear in synthetic aperture radar (SAR) images simultaneously. This makes the image compli- cated and hard to understand. Because of lower signal-to-noise rate , it is much more difficult to separate different ocean features than to separate different land features. A completely novel method is presented to separate ocean features from multifrequency po- larimetric SAR imagery. AIRSAR data from Jet Propulsion Laboratory (JPL), National Aeronautics and Space Administration (NASA) are used in the case studies and good results are achieved.     

多波段海洋内波SAR图像特征分析

利用 SIR-C/X-SAR 南海海域多波段数据,分析了海洋内波 SAR 图像特征与雷达波段的关系.对上升型和下降型的海洋内波 SAR 图像,内波图像特征在 X 波段最为明显,C 波段次之,L 波段最弱.利用布拉格共振散射理论分析了内波图像特征在不同波段存在差异的原因.基于 M4S 海面微波成像仿真软件,模拟分析了不同波段的海洋内波 SAR 图像特征,模拟分析结果与数据分析结果吻合较好.     

基于GLCM的SAR溢油纹理特征分析

溢油对海洋生态环境造成巨大的危害,溢油遥感监测已成为海洋遥感监测的主要内容,但由于在SAR图像上溢油的表现和其它海洋现象类似,难以区分油膜与类油膜,给遥感监测带来困难。本文以Envisat-ASAR为数据源,选择南海为例,采用GLCM方法对溢油的SAR纹理进行分析,计算海水与溢油的GLCM特征值,结果表明:采用变化、均值等特征对溢油的SAR纹理有很好的表现,从而为溢油信息的提取提供基础。     

中国卫星海洋观测系统及其传感器(1988—2025)

全面收集1988—2025年中国地球观测卫星(和飞船)计划,包括历史的、运行中的和列入未来计划的。详细介绍风云卫星系列(FY-n)、海洋卫星系列(HY-n)、资源卫星系列(ZY-n)、环境卫星系列(HJ-n)、中国遥感卫星系列(CRS-n)、灾害监测星座/北京小卫星(DMC/BJ-1)、神舟飞船系列(SZ-n)和天宫空间站系列(TG-n)等8个卫星(和飞船、空间站)系列。这些卫星(和飞船、空间站)系列都提供对海洋的观测,从而构成中国卫星海洋观测系统。按装载的传感器分类,进而给出中国的海色、海表温度、海面高度、海面风场和合成孔径雷达(SAR)卫星观测系统。对中国海洋观测卫星与国际海洋观测卫星装载的传感器性能作了比较和讨论,指出差距。列出目前在轨运行的中国海洋卫星观测系统38个传感器及其类似的国外卫星传感器。     

高阶非线性完全频散性波浪数值模型及应用

为更精确地模拟强非线性完全频散性波浪的传播,采用长波上非线性重力表面波传播高阶数学模型,综合参考此模式已有的研究成果,建立了一个高达五阶的完全频散性非线性数值模型。应用该五阶模式对斜坡地形、潜堤地形及正弦沙链地形进行模拟计算,并与已有的实验资料进行对比,结果显示五阶模式较低阶模式模拟结果的精度上有了明显提高,模拟波形与实验结果吻合度良好,证明高阶模式更适用于高频散高非线性波浪传播的数值模拟。     

南黄海辐射沙洲主要潮沟的变迁

利用1966年和1977年海图、1995年和2000年合成孔径雷达影像,结合1980年以来的陆地卫星影像和2000年的岸滩实测剖面资料对南黄海辐射沙洲区主要潮沟的位置进行了解译与分析,得出上述4个时期研究区内主要潮沟深泓线位置图。对不同时期潮沟深泓线位置图进行几何校准与叠加,对比潮沟深泓线的迁移。结果表明：潮沟具有往返周期性摆动的特点,短期摆动速度明显快于长期摆动,主沟槽最大变动速度达127m／a,而支沟槽变动速度更大。潮沟摆动与沙洲变化有明显的相关性,但两者间的关系较为复杂。辐射沙洲目前处于破碎、萎缩阶段,除沙洲中心及陆岸岸滩仍有淤积外,大部分沙洲处于侵蚀状况,同时沙洲有整体向陆迁移的趋势。