【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海冰監測。
技術介紹
1、
2、海冰的形成可以開始于海水的任何一層，甚至于海底。在水面以下形成的冰叫做水下冰，也稱為潛冰，粘附在海底的冰稱為錨冰。由于深層冰密度比海水密度小，當它們成長至一定的程度時，就將從不同的深度上浮到海面，使海面上的冰不斷地增厚。渤海水深較淺，海冰的形成從海面到海底幾乎是同時進行的。
3、海冰按照存在形式，海冰可分為漂浮冰和固定冰兩種。我國1959年制定了第一部《海濱冰情觀測規范》，開始了全面展開海濱常規海冰觀測工作。上世紀70年代初，開展了地面雷達海冰觀測工作和接收極軌氣象衛星海冰圖像；從1986年起，開始使用航空遙感觀測海冰，1989年應用機載合成孔徑雷達觀測海冰，以減少冰山造成的災害。我國研究雷達海冰回波除此之外，我們用海冰雷達后向散射系數隨時間變化表示，消除距離因子和面積因子的影響，極大的提高了雷達海冰識別、分類的精度。目前對于海冰在整個雷達掃描區域內的漂移運動分布測量的精度和可靠性仍有待提高。
技術實現思路
1、為了提高海冰在整個雷達掃描區域內的漂移運動分布測量的精度和可靠性，本專利技術提供了一種雷達浮冰漂流監測預報方法。
2、本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案是：雷達浮冰漂流監測預報方法，包括以下步驟：
3、步驟s1：采集雷達海冰原始圖像，在兩幅雷達海冰圖像上識別出同一塊海冰：
4、t2＝t1+δt
5、每塊海冰在δt間隔內的位移即t1時刻海冰所處的初始位置
6、步驟s2：互相關分析，
7、t1時刻的雷達海冰圖像對應的信號表示為p(x,y)＝i(x,y)+n1(x,y)，在δt較小的情況下，t2時刻對應的信號表示為q(x,y)＝i(x-δx,y-δy)+n2(x,y)，其中n1(x,y)、n2(x,y)為噪音信號。由于噪音的存在，無法從p(x,y)與q(x,y)中直接提取δx與δy，
8、計算p(x,y)與q(x,y)的互相關函數，得到如下公式(1)：
9、rpq(τx,τy)＝∫∫p(x,y)q(x-τx,y-τy)dxdy
10、＝∫∫i(x,y)i(x-δx-τx,y-δy-τy)dxdy?????????????(1)
11、其中：τx和τy分別為二維雷達圖的x軸、y軸的像素點坐標；
12、公式(1)成立的前提條件是圖像信號i(x,y)與噪音信號n1(x,y)、n2(x,y)不相關，它們的互相關函數為0，
13、信號i(x,y)的自相關函數的表示為：
14、rii(τx,τy)＝∫∫i(x,y)i(x-τx,y-τy)dxdy????????????????????(2)
15、從而，公式(1)可以轉化為：rpq(τx,τy)＝rii(τx-δx,τy-δy)(3)
16、自相關函數是偶函數，在原點取得最大值，即滿足不等式：rii(0,0)≥rii(τx,τy)，結合公式(3)，可以得到公式(4)：
17、rpq(τx,τy)≤rpq(δx,δy)???????????????????????(4)
18、根據互相關函數的最大值所在位置，確定該區域內的海冰的平均相對位移，即海冰在時刻t1與t2之間的位移，如果圖像對的采集間隔δt＝t2-t1已知，利用速度的基本定義計算出海冰在δt內運動的平均速度，對兩幅雷達海冰圖像劃分均勻網格，通過計算每一網格對之間的互相關函數，利用互相關函數最大值的位置即可確定相應網格中心位置的平均相對位移，從而獲得海冰在整個雷達掃描區域內的位移分布情況，進而計算出該區域的浮冰漂移運動分布。
19、還包括步驟s3：誤差修正，
20、設位于大地平面坐標(x,y)處的海冰運動的運動矢量表示為由運動矢量兩個方向的分量構造如下復函數：
21、w(x,y)＝vx(x,y)+ivy(x,y)????????????????????????????(7)
22、對w(x,y)進行二維fourier變換，得到它的頻域函數w(u,v)：
23、w(u,v)＝∫∫w(x,y)e-i(ux+vy)dxdy?????????????????????????(8)
24、對w(u,v)進行低通濾波，得到即：
25、
26、其中，b為濾波時采用的帶寬，完成低通濾波操作后，對進行二維fourier逆變換，得到修正后的二維復函數，利用公式(7)，由修正后的二維復函數實部反向構造出vx(x,y)、由虛部構造出vy(x,y)，得到修正后的二維運動分布。
27、還包括步驟s4：實測雷達海冰圖像觀測。
28、所述步驟2中，還包括互相關函數的計算，方法如下：
29、采用二維快速fourier變換實現互相關函數的計算，令p(x,y)、q(x,y)與rpq(τx,τy)的二維fourier變換分別為p(u,v)、q(u,v)與r(u,v)，即公式(5)成立：
30、
31、公式(1)對應的頻域表達式為：r(u,v)＝p*(u,v)·q(u,v)(6)
32、其中，p*(u,v)是p(u,v)的共軛函數，
33、利用fourier變換的互相關性質和快速算法fft，進行兩次fourier變換和一次fourier逆變換，計算出互相關函數rpq(τx,τy)。
34、本專利技術的雷達浮冰漂流監測預報方法，可以對雷達海冰圖像上的多塊海冰進行匹配跟蹤，能夠實現整個雷達掃描區域內海冰運動的實時測量，獲得冰漂流場的二維運動分布，測量的精度和可靠性高。
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1.雷達浮冰漂流監測預報方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的雷達浮冰漂流監測預報方法，其特征在于：還包括步驟S3：誤差修正，
3.根據權利要求1所述的雷達浮冰漂流監測預報方法，其特征在于：還包括步驟S4：實測雷達海冰圖像觀測。
4.根據權利要求1所述的雷達浮冰漂流監測預報方法，其特征在于：所述步驟2中，還包括互相關函數的計算，方法如下：
【技術特征摘要】
1.雷達浮冰漂流監測預報方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的雷達浮冰漂流監測預報方法，其特征在于：還包括步驟s3：誤差修正，
3.根據權利要求1所述的雷...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋鵬遠，孫陽，孫延維，宋衛東，
申請(專利權)人：大連海通海洋環境技術發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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