[发明专利]基于海洋遥感数据的海浪三维显示方法

说明书

本发明公开了一种基于海洋遥感数据的海浪三维显示方法，通过从雷达多普勒频谱图中提取出二阶谱反演海浪参数，利用克里金空间插值算法填充网格结点模拟初步的三维海浪并进行波浪平滑，最后采用三次样条插值算法对于时间序列进行插值处理，使时间间隔连续起来从而实现动态显示,具体步骤如下：（一）从雷达多普勒频谱图中提取出二阶谱；(二）利用克里金空间插值算法填充网格结点，模拟初步的三维海浪并进行波浪平滑；（三）采用三次样条插值算法对于时间序列进行插值处理，使时间间隔连续起来实现动态显示。采用本发明的技术方案能以实测数据来验证海浪三维显示，更适合于海洋环境的监测应用。

技术领域

本发明涉及雷达遥感技术领域，尤其涉及一种基于海洋遥感数据的海浪三维显示方法。

背景技术

随着雷达遥感技术的发展，运用岸基高频地波雷达对海洋进行大范围的实时遥感监测已经实现。在获取遥感接收的实时数据后，经过数据分析和特征提取可以获得海洋表面的运动状态参数及其分布情况，这些数据包括了海流的流速和流向、海浪的高度和强度，以及海洋表面的风速等信息。由于监测的海洋范围很广，因此一次性获取的信息数量是很大的，如果都以数字形式体现或者显示是不现实的。

目前，对于三维海浪的研究，以往提出方法均是基于在模拟的层面上，更多的是注重海浪形态的相似，并没有加入实测数据来验证，因此纯粹的模拟不足以应用于海洋环境的监测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的问题是提供一种能以实测数据来验证海浪三维显示的遥感监测方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于海洋遥感数据的海浪三维显示方法，通过从雷达多普勒频谱图中提取出二阶谱反演海浪参数，利用克里金空间插值算法填充网格结点模拟初步的三维海浪并进行波浪平滑，最后采用三次样条插值算法对于时间序列进行插值处理，使时间间隔连续起来从而实现动态显示,具体步骤如下：

(一)从雷达多普勒频谱图中提取出二阶谱，包括如下分步骤：

(1)从一场实测数据中选取某一距离元的多普勒频谱图，根据一阶峰的位置估计二阶谱的位置；

(2)在二阶谱区选择四个区域，通过matlab编程仿真搜索极值点，即此区域内的所有极大值和极小值点，不存在极值点则说明没有二阶谱的存在，如果存在极值点，则继续搜索出一阶峰两侧的极小值点匹配点；

进一步，为了精确二阶谱的边界，对极小值匹配点区域进行筛选，通过matlab进行数据处理，计算出极小值点所包含区域的信噪比。

(3)根据选取的不同场的海域海况进行综合分析，设定合适的阈值，当信噪比大于所取阈值时，完成二阶谱提取。

通常情况下，阈值可选为5dB，进一步，信噪比的阈值取值为15dB可提高海浪谱反演精度。

(二)利用克里金空间插值算法填充网格结点，模拟初步的三维海浪并进行波浪平滑，具体分步骤如下：

(1)输入原始存入数组；

(2)根据数据的分布，确定所要插值的区域范围和网格大小，对区域进行网格化处理，模拟出初步三维海浪网格面，使得每个网格结点都是实测数据；

(3)对数据检验与分析，计算已知数据点集之间的距离大小，若存在距离值小的情况，或者是两个数据点坐标靠近的情况，则要剔除这些数据点；

(4)了解变量的空间结构，验证所选取的变异函数是否符合实际；在各实测点，根据周围点计算的克里金估计值与该实测点值的误差平方平均最小，来判断数据点之间是否存在约束性，存在约束性再进行下一步操作；

(5)由克里金方程组得出加权系数λ_i；

(6)由加权系数和采样点的关系求出被估计点值Z(x₀)；