[發明專利]基于海洋遙感數據的海浪三維顯示方法

有效

• 申請號: 201710856304.1
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107730582B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李自立;劉奧琦
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G01S7/04;G01S13/89
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

本發明公開了一種基于海洋遙感數據的海浪三維顯示方法，通過從雷達多普勒頻譜圖中提取出二階譜反演海浪參數，利用克里金空間插值算法填充網格結點模擬初步的三維海浪并進行波浪平滑，最后采用三次樣條插值算法對于時間序列進行插值處理，使時間間隔連續起來從而實現動態顯示,具體步驟如下：（一）從雷達多普勒頻譜圖中提取出二階譜；(二）利用克里金空間插值算法填充網格結點，模擬初步的三維海浪并進行波浪平滑；（三）采用三次樣條插值算法對于時間序列進行插值處理，使時間間隔連續起來實現動態顯示。采用本發明的技術方案能以實測數據來驗證海浪三維顯示，更適合于海洋環境的監測應用。

技術領域

本發明涉及雷達遙感技術領域，尤其涉及一種基于海洋遙感數據的海浪三維顯示方法。

背景技術

隨著雷達遙感技術的發展，運用岸基高頻地波雷達對海洋進行大范圍的實時遙感監測已經實現。在獲取遙感接收的實時數據后，經過數據分析和特征提取可以獲得海洋表面的運動狀態參數及其分布情況，這些數據包括了海流的流速和流向、海浪的高度和強度，以及海洋表面的風速等信息。由于監測的海洋范圍很廣，因此一次性獲取的信息數量是很大的，如果都以數字形式體現或者顯示是不現實的。

目前，對于三維海浪的研究，以往提出方法均是基于在模擬的層面上，更多的是注重海浪形態的相似，并沒有加入實測數據來驗證，因此純粹的模擬不足以應用于海洋環境的監測。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所解決的問題是提供一種能以實測數據來驗證海浪三維顯示的遙感監測方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種基于海洋遙感數據的海浪三維顯示方法，通過從雷達多普勒頻譜圖中提取出二階譜反演海浪參數，利用克里金空間插值算法填充網格結點模擬初步的三維海浪并進行波浪平滑，最后采用三次樣條插值算法對于時間序列進行插值處理，使時間間隔連續起來從而實現動態顯示,具體步驟如下：

(一)從雷達多普勒頻譜圖中提取出二階譜，包括如下分步驟：

(1)從一場實測數據中選取某一距離元的多普勒頻譜圖，根據一階峰的位置估計二階譜的位置；

(2)在二階譜區選擇四個區域，通過matlab編程仿真搜索極值點，即此區域內的所有極大值和極小值點，不存在極值點則說明沒有二階譜的存在，如果存在極值點，則繼續搜索出一階峰兩側的極小值點匹配點；

進一步，為了精確二階譜的邊界，對極小值匹配點區域進行篩選，通過matlab進行數據處理，計算出極小值點所包含區域的信噪比。

(3)根據選取的不同場的海域海況進行綜合分析，設定合適的閾值，當信噪比大于所取閾值時，完成二階譜提取。

通常情況下，閾值可選為5dB，進一步，信噪比的閾值取值為15dB可提高海浪譜反演精度。

(二)利用克里金空間插值算法填充網格結點，模擬初步的三維海浪并進行波浪平滑，具體分步驟如下：

(1)輸入原始存入數組；

(2)根據數據的分布，確定所要插值的區域范圍和網格大小，對區域進行網格化處理，模擬出初步三維海浪網格面，使得每個網格結點都是實測數據；

(3)對數據檢驗與分析，計算已知數據點集之間的距離大小，若存在距離值小的情況，或者是兩個數據點坐標靠近的情況，則要剔除這些數據點；

(4)了解變量的空間結構，驗證所選取的變異函數是否符合實際；在各實測點，根據周圍點計算的克里金估計值與該實測點值的誤差平方平均最小，來判斷數據點之間是否存在約束性，存在約束性再進行下一步操作；

(5)由克里金方程組得出加權系數λ_i；

(6)由加權系數和采樣點的關系求出被估計點值Z(x₀)；