基于Cryosat-2的波形分類和重跟蹤方法研究.pdf

1、極地海冰的生長(zhǎng)和消融對(duì)全球氣候變化具有重要影響。衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)憑借其大尺度、全天候、全天時(shí)的優(yōu)勢(shì)，成為研究?jī)蓸O海冰變化的一種十分可靠且可行的手段。Cryosat-2雷達(dá)高度計(jì)采用了新型的合成孔徑技術(shù)及雙天線干涉測(cè)量技術(shù)來提高觀測(cè)的空間分辨率及精度。如何從新型的合成孔徑及干涉測(cè)量數(shù)據(jù)中獲取高精度的海面高度信息是海冰厚度反演的關(guān)鍵。因此需要對(duì)新體制下的Cryosat-2雷達(dá)高度計(jì)的回波波形的分類及重跟蹤算法進(jìn)行深入研究。
　　回波波形

2、是衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)測(cè)高的直接觀測(cè)量，在非開闊海域?qū)ζ溥M(jìn)行分類，一方面是研究不同反射面對(duì)應(yīng)最佳波形重跟蹤方法的基礎(chǔ)，另一方面對(duì)于不同波形對(duì)應(yīng)的不同反射面，可以進(jìn)行地物（如海冰）分類。波形重跟蹤是衛(wèi)星雷達(dá)高度計(jì)獲取高精度地面高程信息的關(guān)鍵技術(shù)，而在非開闊海域（如冰蓋邊緣），傳統(tǒng)的波形重跟蹤方法存在測(cè)高精度低、適用性差的缺點(diǎn)。因此，有必要研究一種新的適用于冰蓋邊緣等非開闊海域的波形重跟蹤方法，以對(duì)極地冰蓋進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)。
　　論文利用Cry

3、osat-2合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)南北兩極海冰厚度反演中的回波波形分類和波形重跟蹤兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，其主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　（1）研究了 Cryosat-2合成孔徑雷達(dá)高度計(jì)的衛(wèi)星測(cè)高及海冰厚度探測(cè)的機(jī)理，分析了Cryosat-2的合成孔徑的回波波形特點(diǎn)；
　?。?）研究了利用 Cryosat-2的合成孔徑模式回波波形對(duì)海面目標(biāo)進(jìn)行分類識(shí)別，進(jìn)而確定海冰類型?？偨Y(jié)并使用MAX、PP、SSD、SK、PPL、PPR、

4、LEW、TEW、LTPP、ETPP等10種波形參數(shù)，利用閾值法、最近鄰（K-NN）分類器、支持向量機(jī)（SVM）分類器等三種分類方法對(duì)北極海冰區(qū)域的Cryosat-2 SAR模式波形進(jìn)行了分類，得到了冰間水道（Lead）、一年生冰（FY）、多年生冰（MY1、MY2）以及海水（IF）等類型，波形分類結(jié)果與AARI（Arctic and Antarctic Research Institute）提供的北極地區(qū)實(shí)時(shí)冰圖進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，最終得出各種

5、波形參數(shù)和分類方法的適用性和特點(diǎn)；
　　（3）對(duì)于南北兩極復(fù)雜區(qū)域的波形重跟蹤問題，在研究Cryosat-2 SARIn模式數(shù)據(jù)在冰蓋邊緣的波形特點(diǎn)，提出了一種基于回波擬合的多子波閾值重跟蹤方法——FMSTR（Fitted Multiple Sub-waveform Threshold Retracker）。該方法通過對(duì)回波波形進(jìn)行波形濾除、波形擬合、子波判斷和分類、自適應(yīng)重跟蹤等處理獲得沿軌高程信息。與ICESat DEM相比，