[發(fā)明專利]動力條件約束的海洋內(nèi)波振幅遙感反演方法

有效

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• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113255240B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 謝華榮;徐青
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F17/11;G06T11/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發(fā)明公開了一種動力條件約束的海洋內(nèi)波振幅遙感反演方法，屬于衛(wèi)星遙感技術領域，具體步驟為：收集觀測區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，提取影像中海洋內(nèi)波的波峰線和半振幅寬度；以前導波波峰線中心經(jīng)緯度值為成像時刻內(nèi)波的發(fā)生位置，計算該處海洋上層水深和海洋下層水深；以無量綱頻散系數(shù)與無量綱非線性系數(shù)平方的比值為判定參數(shù)，計算內(nèi)波的判定參數(shù)值；根據(jù)以下標準確定振幅反演方法：判定參數(shù)小于10時，采用Korteweg?de Vries方程法；判定參數(shù)大于10時，采用非線性薛定諤方程法；利用確定的方法，反演得到遙感影像上海洋內(nèi)波的振幅。本發(fā)明解決了以往內(nèi)波振幅遙感反演方法不具有普適性的問題，建立了一種準確提取不同遙感影像上內(nèi)波振幅的遙感反演方法。

技術領域

本發(fā)明涉及動力條件約束的海洋內(nèi)波振幅遙感反演方法，提取衛(wèi)星遙感影像上海洋內(nèi)波的振幅。

背景技術

海洋內(nèi)波是一種重要的海洋現(xiàn)象，不僅對海洋動力過程具有重要的影響作用，還對水下通訊、目標探測等與海洋聲學有關的活動有著不同程度的影響。此外，內(nèi)波的傳播過程常伴隨著海水強烈輻合和突發(fā)性強剪切流，會對水下建筑物、潛艇等造成嚴重破壞。因此，內(nèi)波的研究在海洋科學、海洋工程以及海洋軍事等領域均具有重要的研究意義。

內(nèi)波的觀測方法主要包括直接的現(xiàn)場觀測和間接的遙感觀測兩種。與現(xiàn)場觀測相比，遙感觀測具有大范圍、實時獲取觀測資料的優(yōu)點，是研究內(nèi)波的重要手段。除了用于時空特征統(tǒng)計分析外，遙感影像還可用于內(nèi)波的特征參數(shù)提取。振幅是內(nèi)波重要的特征參數(shù)之一。常見的用于反演遙感影像上內(nèi)波振幅的方法有基于Korteweg-de Vries(KdV)方程的反演方法和基于非線性薛定諤(NLS)方程的反演方法兩種。兩者的基本流程一致，均為首先從遙感影像上獲取內(nèi)波的半振幅寬度，確定成像時刻內(nèi)波的發(fā)生位置，獲取當?shù)睾Ｋ畢?shù)，然后將提取的半振幅寬度和當?shù)睾Ｋ畢?shù)代入方程的解，最終得到內(nèi)波的反演振幅。

研究表明，在某些海域和特定條件下，兩種方法均可較為準確地提取內(nèi)波振幅。然而，基于同一景遙感影像進行內(nèi)波研究時，利用兩種方法得到的內(nèi)波振幅反演結果往往會大不相同，這主要是由于振幅與半振幅寬度等參數(shù)的關系在KdV 方程和NLS方程中存在顯著差異所造成的。此外，同一海洋內(nèi)波常常會被準同步的多源衛(wèi)星遙感影像所捕捉，這些影像的空間分辨率存在較大差異，可能相差幾倍甚至幾十倍，這使得從不同影像中提取的內(nèi)波半振幅寬度也相差甚大。在上述情況下，簡單或隨意使用兩種方法中的某一種方法來反演不同影像上的內(nèi)波振幅顯然是不合理的。

現(xiàn)有的海洋內(nèi)波振幅遙感反演方法僅適用于某些特定條件下的遙感影像數(shù)據(jù)，難以準確提取不同遙感影像上的內(nèi)波振幅。因此，如何尋求一種普遍適用于不同遙感影像的內(nèi)波振幅反演方法，是目前海洋內(nèi)波遙感研究中亟待解決的一個關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供動力條件約束的海洋內(nèi)波振幅遙感反演方法，解決了以往內(nèi)波振幅反演方法不能普遍適用于不同遙感影像的問題。

技術方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

動力條件約束的海洋內(nèi)波振幅遙感反演方法，包括以下步驟：

步驟1，收集海洋內(nèi)波衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)并進行預處理；

步驟2，提取遙感影像中的內(nèi)波波峰線，并依據(jù)相鄰明條紋與暗條紋之間的間距l(xiāng)，測量得到內(nèi)波半振幅寬度Δ；

步驟3，以遙感影像中內(nèi)波前導波波峰線中心的經(jīng)緯度值為成像時刻內(nèi)波的發(fā)生位置，獲取該處的總水深和海水溫度垂向剖面，并計算得到海洋上層水深 h₁和海洋下層水深h₂；

步驟4，以無量綱頻散系數(shù)與無量綱非線性系數(shù)平方的比值為判定參數(shù)，將提取的內(nèi)波半振幅寬度Δ、海洋上層水深h₁和海洋下層水深h₂代入，計算得到該判定參數(shù)χ的值；