ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 68-78

Анализ точности восстановления высот индивидуальных волн при измерении прибрежным СВЧ радиолокатором по данным стохастического моделирования взволнованной морской поверхности

П.В. Чернышов 1 , Д.В. Ивонин 1 , С.А. Мысленков 2 , З.А. Халиков 1 
1 Институт Океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
2 Московский государственный университет им.М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Одобрена к печати: 05.08.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-5-68-78
Работа посвящена оценке точности метода обращения радиояркостных изображений некогерентного СВЧ радиолокатора в карты возвышений взволнованной морской поверхности. Основой техники является применение к трёхмерному комплексному спектру последовательности амплитудных радиолокационных (РЛ) изображений фильтра высоких частот и фильтра дисперсионного соотношения с поправкой на глубину и среднюю скорость поверхностного течения. Методика включает также применение эмпирической модуляционно-передаточной функции для амплитуды и фазы комплексных спектральных компонент. Подобная техника впервые применена для данных, полученных в прибрежной зоне северо-восточной части Чёрного моря (Южное отделение ИО РАН, г. Геленджик). Валидация метода была проведена с помощью серии численных экспериментов с применением стохастического моделирования взволнованной морской поверхности. После получения модельных данных о возвышении поверхности воды к ним применялись основные изображающие механизмы локатора для скользящих углов зондирования, а именно модуляции затенениями и уклонами волн. Также к моделям РЛ изображений применялся мультипликативный шум. Сравнение изначальных синтетических карт возвышений взволнованной морской поверхности с восстановленными показало среднюю по координатам и времени точность метода на уровне 15% от значительной высоты волнения.
Ключевые слова: СВЧ радиолокатор, прибрежная зона, восстановление высот индивидуальных волн
Полный текст

Список литературы:

  1. Dankert H., Horstmann J., Rosenthal W. Ocean wind fields retrieved from radar-image sequences // Journal of Geophysical Research. 2003. Vol. 108. No. C11. 3352.
  2. Hasselmann K., Barnett T., Bouws E., Carlson H., Cartwright D., Enke K., Ewing J., Gienapp H., Hasselmann D., Kruseman P., Meerburg A., Muller P, Olbers D., Richter K., Sell W., Walden H. Measurements of wind-wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP) // Deutches Hydrographisches Institut, 1973. 95 p.
  3. Kanevsky M.B. Radar imaging of the ocean waves. Elsevier. 2008. 195 p.
  4. Mitsuyasu H., Tasai F., Suhara T., Mizuno S., Ohkusu M., Honda T., Rikiishi K. Observations of the Directional Spectrum of Ocean Waves Using a Cloverleaf Buoy // Journal of Physical Oceanography. 1975. Vol. 5. P. 750−760.
  5. Nieto Borge J.C., Hessner K., Jarabo-Amores P., De La Mata-Moya D. Signal-to-noise ratio analysis to estimate ocean wave heights from X-band marine radar image time series // IET Radar, Sonar and Navigation. 2008. Vol. 2. P. 35−41.
  6. Nieto Borge J.C., Reichert K., Dittmer J. Use of nautical radar as a wave monitoring instruments // Coastal Engineering. 1999. Vol. 37. P. 331−342.
  7. Nieto-Borge J.C., Rodriguez G.R., Hessner K., Gonzalez P.I. Inversion of marine radar images for surface wave analysis // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2004. Vol. 21. P. 1291−1300.
  8. Nieto Borge J.C., Soares G. Analysis of directional wave fields using X-band navigation radar // Coastal Engineering. 2000. Vol. 40. P. 375−391.
  9. Salcedo-Sanz S., Nieto Bore J.C., Carro-Calvo L., Cuadra L., Hessner K., Alexandre E. Significant wave height estimation using SVR algorithms and shadowing information from simulated and real measured X-band radar images of the sea surface // Ocean Engineering. 2015. Vol. 101. P. 244−253.
  10. Serafino F., Lugni C., Nieto Bore J.C., Zamparelli V., Soldovieri F. Bathymetry determination via X-band radar data: A new strategy and numerical results // Sensors. 2010. Vol. 10. P. 6522−6534.