利用光学遥感探测南中国海内波

由于内波生成、传播都发生在水下,常规手段如现场观测成本过高,且易受到环境的制约,很难得到足够的有效数据。中分辨率成像光谱仪(MODIS)以其图像覆盖范围大、时间分辨率高、数据公开免费等优势而成为内波研究的重要数据源,可以实现大范围的观测。选用2010年6月至2012年6月共两年的南中国海地区(0°N~23°N,102°E~121°E)MODIS观测图像作为数据源,使用ENVI软件对MODIS图像进行筛选与处理,对该海区的内波特征进行了统计分析,最终整合获得了最新的内波时空分布特征。结果表明:南中国南海西北部,尤其是东沙环礁附近海区是内波发生频率最高的海区,发源于吕宋海峡。在115°E附近的海南岛东部海区,内波波峰线与东沙群岛海区的内波波峰线有较明显的断开特征,可能内波在本地发源。时间分布表现为内波在夏季出现最多,春、秋季节次之,且春季内波出现略多于秋季,冬季最少。     

基于PCNN的海冰SAR图像分类系统

简化和改进了脉冲耦合神经网络（PCNN）,建立了基于时间索引图的脉冲耦合神经网络海冰SAR图像分类器,用于海冰SAR图像的分割和海冰分类。在此基础上建立了基于人工解译的半自动海冰分类判读系统。将发展的分类器用于辽东海湾冰探测,结果表明这个分类器能够区分海冰和海水,识别不同海冰类型,且具有高效率。为了选择适合辽东湾海冰分类的PCNN参数,分析了链接半径、链接强度和索引图等级等参数,给出了各参数合适的取值范围及调节原则。     

高分辨率SAR船只样本集构建与特征分析

随着高分辨率合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）技术的不断发展，船只类型识别已成为遥感领域的重要研究课题.为满足在大样本支撑下的船只类型精确识别，文章利用RADARSAT-2和中国高分3号（GF-3）SAR数据构建了名为HR4S的高分辨率SAR船只样本集，详细阐述了构建HR4S的方法，并建立了一套完整的船只样本提取流程.该样本集涵盖1 962个不同极化方式、分辨率以及类型的船只样本，在此基础上开展了船只几何参数分析，以及不同分类器与特征组合的船只类型识别性能分析等方面工作.结果表明:RADARSAT-2在HH、VH、VV极化中提取的几何参数均优于GF-3，并且航向在VV极化对船只几何提取影响最小；在类型识别性能上，随机森林（random forest，RF）分类器对GF-3船只分类精度最优达到了61.85%，而对于RADARSAT-2的船只分类精度最优达到了60.80%，GF-3船只分类精度优于RADARSAT-2.本文所构建的HR4S不仅进一步完善了高分辨率船只样本，并且在海上船只类型识别等方面具有的重要意义.     

辽东湾海冰类型SAR响应分析

利用2005～2006年冬季辽东湾海冰双极化ENVISAT ASAR影像时间序列,分析了不同极化方式的ASAR影像对辽东湾海冰的探测能力,结果发现交叉极化图像由于其后向散射动态范围小,限制了其在辽东湾海冰分类中的应用。同时利用SAR图像,结合同步TM数据,开展辽东湾海域不同类型海冰的电磁特性响应分析研究,指出SAR能较好识别固定冰、平整冰和碎冰堆积区,但在探测初生冰时并不可靠,其探测结果与海冰生长阶段以及海冰周围环境条件有关,同时由于受分
辨率限制并不能识别莲叶冰等海冰类型。     

基于残差谱显著性区域提取的极化SAR船只检测

极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）包含了丰富的目标散射信息,已被广泛用于海上船只检测.文中将机器视觉中基于残差谱视觉显著性区域提取方法扩展到极化SAR船只检测.首先,全面分析SAR极化特征的船海区分能力,利用5景RADARSAT-2全极化数据,对比45种极化特征的船海欧式距离、巴氏距离和对比度,筛选出16个船海对比度大于20 dB的极化特征;其次,挑选出适用于残差谱显著性区域提取船只检测的极化特征组合,通过特征间互信息、图像对数谱特性分析,确定利用相干矩阵的三个幅度极化特征组合成RGB图像进行船只检测;最后,将本文方法与基于恒虚警率的方法比较.在测试图像中,传统方法的品质因数小于0.9,本文方法的品质因数为0.95.本文方法能够很好地抑制虚警,同时还可直接提取出目标的轮廓等几何信息,具有一定的应用前景.     

SAR舰船检测算法对比分析研究

为了满足快速准确地检测舰船目标的社会需求,该文利用SAR和地面实测数据,开展了K分布恒虚警率、G0-CFAR、双参数CFAR、小波变换以及最佳熵双阈值等经典SAR舰船检测算法的对比分析研究,给出了各种SAR舰船检测算法的准确度、运行速度及适用范围(分辨率、海况),为SAR舰船检测的业务化应用提供指导。     

基于网函数插值的MODIS Level 1B图像Bowtie效应修正

MODIS图像中Bowtie效应普遍存在,严重影响着数据的广泛应用和后续处理,因此Bowtie修正是MODIS图像处理必不可少的步骤。提出了基于网函数插值的MODIS图像Bowtie效应修正方法,其特点是利用MODIS Level 1B产品自带的地理纬度数据确定重复行数。应用个例表明,基于网函数插值的方法可以有效地对Bowtie效应进行修正,并且可以避免相关系数方法计算重复行数的不稳定性问题。     

基于非线性薛定谔方程的高分三号图像内波参数反演

高分三号(GF-3)SAR遥感卫星的发射为内波的深入研究提供了丰富图像资料,利用其高空间分辨率和大幅宽成像的优势,能够对南中国海东沙岛附近的内波开展振幅和波速的高精度反演。采用高阶完全非线性薛定谔方程描述内波,建立反演振幅和波速的模型。收集2017年5月至8月南海东沙岛附近的GF-3遥感图像,探究南海陆坡处内波的振幅和传播速度演变。理论模型计算出的结果与2013年该研究区域的实测数据对比,发现反演振幅大小基本与实测相近。内波自东向西传播过程中,水深变浅,非线性作用增强,频散作用减弱,振幅和传播速度都不断减小。这为定量研究内波的能量输送、耗散以及未来的预报工作提供依据。     

低掠射微波雷达的海杂波多方位幅度特性分析

雷达处于低掠射角探测时,干涉、衍射以及遮挡等效应导致电磁波与海面的相互作用更加复杂,海杂波的非均匀、非高斯、非线性特性明显,使得海杂波建模难度大,同时,雷达海杂波在多方位下的特性是否存在差异也是一个问题,进一步增大了低掠射条件下海杂波的认知难度。为了提高海杂波的建模精度和多方位特性的认知,亟需开展低掠射雷达海杂波的多方位幅度特性分析。本文利用低掠射机载雷达数据,围绕雷达的低掠射和多方位两个特点,开展了多方位海杂波的幅度特性差异分析,在此基础上,利用多个海杂波模型对低掠射、多方位下的海杂波进行拟合优度分析。实现了低掠射角条件下海杂波的多方位特性差异认知,包括不同方位下的带宽、功率和最优海杂波模型。实验结果表明,雷达前视状态带宽最窄,侧视最宽;右侧视时的海杂波功率大于左侧视,且正侧视时最大;对于多方位下的最优海杂波拟合,雷达前视时推荐G0分布,而侧视模式下,海杂波更接近K和GΓD分布。