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本文基于合成孔径雷达(SAR)海浪成像理论和有效水深TMA谱模型,对浅水区的海浪的SAR成像进行了探讨和研究,在前人SAR海浪信息反演方法的基础上,提出了针对浅水区的SAR海浪信息反演的方法,通过ERS-2SAR影像进行浅水区海浪信息的反演实例分析及验证。 本文首先综述了国内外SAR海浪成像机制,海浪仿真以及SAR图像反演海浪信息的研究现状;介绍了SAR的工作原理,SAR海面散射理论,海浪的SAR成像机制以及目前常用的海浪线性模型和海浪谱模型,这是随后研究海浪的SAR图像谱仿真以及利用SAR影像反演海浪谱的理论基础。 在海浪的SAR成像仿真方面,本文基于SAR图像谱和海浪方向谱之间的非线性成像关系,加之考虑浅水区水深因子对海浪的影响作用,提出了浅水区海浪的SAR仿真的研究,并将仿真结果与相同风速、水深等条件下的实际SAR图像谱进行对比分析,结果表明浅水区仿真的SAR图像谱和相同水深条件下的实际SAR图像谱符合很好。随后,本文对该模型在不同风速,海浪传播方向和极化方式下的SAR图像谱进行仿真研究,分析了不同海浪或卫星参数下仿真SAR图像谱的变化情况。实验结果证明,有限水深条件下的浅水海浪,其对应的SAR图像谱随风速、海浪传播方向等海浪参数和卫星参数不同而变化的情况,与深水情况下是一致的。 最后,本文提出构造含有水深因子的浅水海浪谱,通过迭代反演得到对应的海浪方向谱的方法,并利用南海海域浅水区的ERS-2影像,进行不同水深条件的海浪方向谱反演实例分析。对反演得到的海浪方向谱,通过海浪谱和各海浪参数的关系,提取了海浪的主波波长、海浪传播方向、有效波高和谱峰周期信息。其中,浅水区SAR反演得到的海浪方向谱的波长与Radon变换法求得的波长的相关系数为0.953,偏差为4.07m,标准差为5.05m。海浪传播方向的相关系数为0.955,偏差为1.93°,标准差为2.70°。结果表明,在SAR图像反演海浪信息的过程中,考虑水深因子的影响作用,反演得到的海浪参数更接近于真实海表面波浪。