一種海洋渦旋SAR圖像仿真方法

王宇航 楊 敏 種勁松(中國科學(xué)院電子學(xué)研究所 北京 100190)(微波成像技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100190)(中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100190)

1 引言

海洋渦旋是一種旋轉(zhuǎn)的、以封閉環(huán)流為主要特征的水體，是由于各種氣象因素作用和海洋動力不穩(wěn)定性形成的。作為一種重要的海洋現(xiàn)象，渦旋不僅能夠影響海洋流場與化學(xué)物質(zhì)的輸送，從而對海洋的環(huán)流結(jié)構(gòu)和海洋生態(tài)等產(chǎn)生重要作用，還能通過海氣相互作用，對風(fēng)場、云及降雨等大氣現(xiàn)象產(chǎn)生影響[1,2]。

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)具有全天時(shí)、全天候、高分辨率、廣覆蓋面等優(yōu)點(diǎn)，對海洋渦旋探測具有特殊意義，受到國際海洋遙感界的重視。然而，渦旋在SAR成像時(shí)會受到各種海洋環(huán)境因素的影響，通過真實(shí)SAR圖像難以完全解譯渦旋的特征。利用仿真SAR圖像可以為渦旋的SAR圖像特征解譯提供指導(dǎo)，但是目前利用SAR圖像對渦旋的研究主要集中在渦旋的統(tǒng)計(jì)性研究[3–5]、渦旋的形成機(jī)制和成像分類[6–8]以及渦旋的檢測和特征提取方面的研究[9–12]，極少有關(guān)于渦旋SAR圖像仿真方法的研究。

由于海面隨機(jī)運(yùn)動且電磁散射特性復(fù)雜，難以進(jìn)行時(shí)間和空間上的SAR原始回波仿真。海浪譜能夠描述隨機(jī)海面不同波長海浪的能量分布情況，因此利用海浪譜可以很好地描述不同海況下隨機(jī)海面的統(tǒng)計(jì)特征。海洋渦旋、內(nèi)波、淺海地形、鋒面等都可看作是通過波流交互作用，即利用自身流場改變海浪譜分布，并經(jīng)過海面電磁散射模型，進(jìn)而得以在SAR圖像上體現(xiàn)。目前SAR海面圖像仿真常用的電磁散射模型包括Kirchhoff散射模型、Bragg散射模型以及組合表面散射模型[13]。這些模型只考慮了1階Bragg散射，僅適用于低頻(小于L波段)SAR海面圖像仿真。1997年，Romeiser和Alpers[14,15]提出了改進(jìn)的組合表面模型，該模型考慮了2階Bragg波散射的影響，從而使仿真的SAR海面圖像更接近實(shí)際情況。2002年，Romeiser[16]利用該模型研究了淺海地形在SAR圖像上的特征，并與聲學(xué)多普勒流速剖面儀測量的淺海地形進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該模型用于SAR海面圖像仿真的合理性；2011年，歐陽越等[17]利用該模型仿真了不同雷達(dá)參數(shù)下海洋內(nèi)波圖像，并同實(shí)際內(nèi)波SAR圖像進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)二者具有較高的一致性。但是目前，利用海面電磁散射模型對海洋渦旋SAR圖像仿真的研究尚未見報(bào)道。

多尺度分析是小波變換的主要特點(diǎn)，可在頻率域?qū)D像分解為低頻部分和高頻部分。在低頻部分，分解的小波系數(shù)數(shù)目較少但幅值較大，主要對應(yīng)圖像的有用信息。高頻部分所對應(yīng)的小波系數(shù)數(shù)目較多但幅值相對較小，主要對應(yīng)于圖像的噪聲信息。圖像小波去噪就是判斷分解后小波系數(shù)幅值的大小，設(shè)定一個合理的閾值對小波系數(shù)進(jìn)行判斷從而達(dá)到去除圖像噪聲的目的。

在對高中數(shù)學(xué)習(xí)題進(jìn)行變式的過程中，一定要注意將以前所學(xué)習(xí)到的知識和要變化的題目緊密的結(jié)合起來，這樣才能達(dá)到學(xué)習(xí)新知識的同時(shí)也能溫習(xí)舊知識的目的，從而讓學(xué)生能夠一邊學(xué)習(xí)一邊回憶，以提高自身學(xué)習(xí)的效率.

為此，本文提出了一種海洋渦旋SAR圖像仿真方法，利用流體力學(xué)中典型的Burgers-Rott渦旋模型，建立渦旋的2維流場。利用SAR海洋成像仿真模型，仿真渦旋SAR圖像?；诖朔椒?，本文進(jìn)行了氣旋式渦旋與反氣旋式渦旋SAR圖像仿真實(shí)驗(yàn)，并將仿真SAR圖像與ERS-2 SAR圖像和ENVISAT-1 ASAR圖像進(jìn)行對比，從而驗(yàn)證該方法的有效性。

本文建立的渦旋SAR圖像仿真方法，是在給定2維渦旋流場和風(fēng)場條件下，利用SAR海洋成像模型生成隨機(jī)海面的2維海浪譜，再根據(jù)2維海浪譜與SAR圖像之間的調(diào)制傳遞函數(shù)，生成仿真渦旋SAR圖像。

2 渦旋SAR圖像仿真方法

應(yīng)當(dāng)看到，高校教材編寫對推動科研發(fā)展也起著重要的作用，因?yàn)樗鼘W(xué)科發(fā)展的寶貴史料、思想與理論精萃、最新科研成果不斷選編、整合為學(xué)科的概念與原理的知識體系，還力求反映學(xué)科的前沿?zé)狳c(diǎn)與動態(tài)。這將為相關(guān)科學(xué)研究起著整理資源、提高基礎(chǔ)、繼往開來的鋪墊作用，尤其有助于激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣與創(chuàng)新能力，以至直接影響他們參與科學(xué)研究。因此，我們要高度評價(jià)編好教材的重大意義。在教材編寫的過程中，我們也深深感到教材編寫是一個在正確思想指導(dǎo)下廣泛學(xué)習(xí)，不斷深入研究，反復(fù)修改與提高的過程。

另外，仿真的SAR圖像還需考慮噪聲的影響，本文渦旋SAR圖像仿真過程中，僅考慮熱噪聲對仿真SAR圖像信噪比的影響。信噪比由噪聲等效后向散射系數(shù)以及海面歸一化后向散射系數(shù)所決定：

渦旋SAR圖像仿真方法分為兩步，如圖1所示。首先，輸入渦旋流場參數(shù)，基于渦旋動力學(xué)模型建立渦旋2維流場(于2.1節(jié)介紹)。然后，將仿真的渦旋流場和海面風(fēng)場輸入到SAR海洋成像仿真模型，通過設(shè)置SAR參數(shù)獲得仿真渦旋SAR圖像(于2.2節(jié)介紹)。

2.1 渦旋2維流場仿真

渦旋一般遵循流體力學(xué)的納維-斯托克斯(Navier-Stokes，簡寫N-S)方程，根據(jù)方程中黏性力項(xiàng)、慣性力項(xiàng)以及離心力項(xiàng)的平衡關(guān)系，可以建立不同的渦旋模型。常見的渦旋模型包括Rankine渦旋、Oseen渦旋、Sullivan渦旋以及Burgers-Rott渦旋[18–20]，其中，Rankine渦旋模型沒有考慮N-S方程中的黏性力項(xiàng)，流體以常角速度旋轉(zhuǎn)，沒有徑向速度，因而不能產(chǎn)生渦旋的輻散、輻聚和上升運(yùn)動；Oseen渦旋模型僅考慮N-S方程中慣性力項(xiàng)的局地項(xiàng)及黏性力項(xiàng)，其軌道是一個圓形渦旋，不符合實(shí)際SAR圖像中渦旋的形態(tài)；Sullivan渦旋模型和Burgers-Rott渦旋模型考慮了N-S方程中全部的黏性力項(xiàng)、慣性力項(xiàng)及離心力項(xiàng)，但由于Sullivan渦旋模型的軌道是一個雙螺旋渦旋，Burgers-Rott渦旋模型的軌道是一個螺旋形渦旋，后者與真實(shí)SAR圖像所呈現(xiàn)的渦旋形狀更為接近，因此本文選用Burgers-Rott渦旋模型來建立海洋渦旋的流場。

圖1 渦旋SAR圖像仿真方法流程圖Fig.1 Flow chart of the simulation method of SAR eddy image

1）通過該改革的開發(fā)和研究，使學(xué)生能夠真正感受、理解工程實(shí)際設(shè)備及裝備的原理與工作過程，明確掌握機(jī)械制造工藝基本概念的真實(shí)含義，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣，深刻正確地理解與掌握課程內(nèi)容，并為課程全面提高教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

2.2 渦旋SAR圖像仿真

獲得了渦旋的流場之后，下一步將進(jìn)行渦旋SAR圖像的仿真。本文使用SAR海洋成像仿真模型來仿真渦旋SAR圖像。SAR海洋成像仿真模型主要分為波流交互作用模型、雷達(dá)后向散射模型和SAR成像模型3個部分，如圖2所示。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證仿真方法的正確性，定量地描述仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像的中渦旋的相似程度，采用文獻(xiàn)[9]中基于對數(shù)螺旋線邊緣擬合的SAR圖像渦旋信息提取方法，提取仿真SAR圖像和真實(shí)SAR圖像中渦旋的中心位置、直徑及邊緣長度，并加以比較。擬合及提取結(jié)果如圖6所示，紅色加號表示渦旋中心位置，黃色箭頭表示渦旋直徑，藍(lán)色曲線表示渦旋邊緣，具體數(shù)值如表2所示。

圖2 SAR海洋成像仿真模型示意圖[22]Fig.2 Schematic diagram of oceanic SAR imagery simulation model[22]

其中， ± 表示遠(yuǎn)離雷達(dá)方向和朝向雷達(dá)方向的兩組Bragg波分量， 〈fD±〉σ表示經(jīng)過歸一化后向散射系數(shù) σ加權(quán)的平均Doppler中心； γD±表示Doppler譜的方差?！磃D±〉σ和 γD±的具體計(jì)算過程可以參考文獻(xiàn)[25]，這里不再贅述。

Burgers-Rott渦旋模型是從N-S方程求得的一個渦旋解[19,20]，假定渦旋是定常和軸對稱的，渦旋速度場在柱坐標(biāo)系下表示為

然后，將計(jì)算得到的海浪譜輸入到雷達(dá)后向散射模型，在給定雷達(dá)頻率、入射角、極化方式及雷達(dá)視向等雷達(dá)參數(shù)下，仿真渦旋SAR圖像后向散射強(qiáng)度。本文采用的雷達(dá)后向散射模型為改進(jìn)的組合表面模型，是Romeiser和Alpers等在Bragg共振散射模型基礎(chǔ)上的改進(jìn)[14,15]。該模型同時(shí)考慮了長波和中波對短波的傾斜調(diào)制和水動力調(diào)制，所以從理論和試驗(yàn)研究上更能表現(xiàn)海面微波散射的實(shí)際情況，是目前最為完善的海面微波散射模型之一。該模型是基于2維海面坡度，通過傅里葉變換對后向散射截面進(jìn)行泰勒級數(shù)展開，并對后向散射截面進(jìn)行時(shí)間和空間上的平均。由于1階項(xiàng)平均后為0，因此得到2階Bragg散射后的海面歸一化后向散射系數(shù)為[14,22]

上述過程中，利用海浪譜與雷達(dá)后向散射模型得到仿真的海面歸一化后向散射系數(shù)，但這是一個實(shí)孔徑雷達(dá)成像過程，SAR圖像仿真還需考慮海面運(yùn)動的影響。當(dāng)目標(biāo)存在沿雷達(dá)視線方向的徑向速度時(shí)，將在方位向上產(chǎn)生偏移 Δx：

這里采用Romeiser和Thompson[25]給出的雙高斯形Doppler譜模型計(jì)算Doppler譜中心和方差，該模型將海面回波Doppler譜分成朝向雷達(dá)和遠(yuǎn)離雷達(dá)兩個傳播方向的Bragg波Doppler譜的疊加，每個Doppler譜分量為高斯形，其具體表達(dá)式為

其中， δQ表示調(diào)制引起的作用量譜變化量。

應(yīng)構(gòu)建長效性扶持機(jī)制，項(xiàng)目支持不只局限于前期建設(shè)階段，也應(yīng)向中后期運(yùn)行階段延伸。加大政策扶持力度，提高項(xiàng)目資金補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)貼應(yīng)盡可能彌補(bǔ)秸稈收儲人工和運(yùn)輸成本，提高秸稈利用主體積極性。實(shí)行區(qū)別化補(bǔ)貼和獎勵標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展向技術(shù)含量高、附加值高的利用方向發(fā)展。拓寬政策扶持廣度，降低項(xiàng)目申報(bào)門檻，盡可能讓政策惠及每一個產(chǎn)業(yè)鏈主體，最大限度調(diào)動各方面積極性。政府部門需密切協(xié)作、形成合力，在財(cái)政、稅收、土地等各方面完善政策優(yōu)惠體系，通過完善利益鏈驅(qū)動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，最終形成以政策為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、農(nóng)民廣泛參與的秸稈綜合利用長效機(jī)制。

其中，海面歸一化后向散射系數(shù) 〈σ 〉由入射角、雷達(dá)頻率、極化方式、海面風(fēng)速等參數(shù)所決定，NEσ0為噪聲等效后向散射系數(shù)，由系統(tǒng)硬件參數(shù)所決定。因此，SAR成像模型根據(jù)給定的仿真輸入?yún)?shù)計(jì)算信噪比，從而得到具有統(tǒng)計(jì)特性的仿真渦旋SAR圖像。

3 渦旋SAR圖像仿真實(shí)驗(yàn)

根據(jù)渦旋旋轉(zhuǎn)方向的不同，可將渦旋分為氣旋式渦旋與反氣旋式渦旋[26]。氣旋式渦旋在北半球逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；反氣旋式渦旋在北半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。不同旋轉(zhuǎn)方向的渦旋將產(chǎn)生不同的渦旋流場，從而在SAR圖像中呈現(xiàn)不同的渦旋特征。下面，本文分別針對氣旋式渦旋與反氣旋式渦旋進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

3.1 氣旋式渦旋仿真實(shí)驗(yàn)

圖3是一幅ERS-2 SAR圖像，圖像獲取時(shí)間為2009.08.19, 02:23:50 UTC，獲取地點(diǎn)為中國東海海域。圖中方框1處為一個氣旋式渦旋，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。為了便于對比仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像，將方框1處的渦旋截取出來，截取圖像尺寸為18 km×24 km，如圖4所示。ERS-2 SAR圖像的具體雷達(dá)參數(shù)如表1所示。

鋁土礦中w(CaO)≥10%，換算得到w(Ca)≥7.14%，試液中存在的鈣，如果不加以去除，易形成硫酸鈣沉淀，隨渣相排除[9-10]，導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。實(shí)驗(yàn)中加入20mL 100g/L碳酸銨溶液完全可以將試液中的鈣沉淀完全，說明碳酸銨可以有效地掩蔽鈣的干擾。

從歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(Europe Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)獲取2009.08.19, 03:00:00時(shí)刻的風(fēng)場再分析資料，分辨率為0.125°×0.125°。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，渦旋區(qū)域附近的風(fēng)速為1.4 m/s，風(fēng)向?yàn)?57.9°。從全球海洋數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)(Global Ocean Data Assimilation System, GODAS)獲取相同位置的5日平均流場再分析資料，分辨率為(1/3)°×1°。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，渦旋區(qū)域附近的流速為0.61 m/s。因此，設(shè)置參數(shù)為–0.003486，流場大小設(shè)置為18 km×24 km，空間分辨率為100 m，雷達(dá)參數(shù)設(shè)置為表1中ERS-2 SAR參數(shù)。

圖3 中國東海海域獲取的ERS-2 SAR圖像，獲取時(shí)間為2009.08.19, 02:23:50 UTCFig.3 ERS-2 SAR image of the East China Sea obtained on August 19, 2009 at 02:23:50 UTC

圖4 從方框1處截取的渦旋SAR圖像Fig.4 Enlargement of the eddy in Frame 1

表1 ERS-2 SAR參數(shù)Tab.1 SAR parameters of ERS-2

圖5(a)、圖5(b)分別是該渦旋的仿真SAR圖像與獲取的真實(shí)SAR圖像，仿真時(shí)設(shè)定的雷達(dá)參數(shù)、海面風(fēng)場條件與真實(shí)SAR圖像獲取條件完全一致。對比圖5(a)、圖5(b)兩圖發(fā)現(xiàn)，仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像中的渦旋臂形狀幾乎一致，渦旋臂的亮暗特征也基本吻合。從逆時(shí)針方向看，渦旋臂由外到內(nèi)的亮暗特征均為亮-暗-亮，這種亮暗特征的變化是由雷達(dá)后向散射引起的布拉格波譜密度變化導(dǎo)致的[7]。這初步驗(yàn)證了仿真方法的正確性。

首先，將仿真的渦旋2維流場和海面風(fēng)場輸入到波流交互作用模型，通過求解作用量譜平衡方程，計(jì)算給定海面流場和海面風(fēng)場下被調(diào)制的海浪譜。作用量譜平衡方程如式(3)所示[21]：

圖5 相同參數(shù)下仿真SAR圖像與ERS-2 SAR圖像對比圖Fig.5 Comparison of simulated SAR image and ERS-2 SAR image under the same parameters

對比仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像的渦旋信息提取結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)兩幅圖像中渦旋的中心位置較為一致，方位向和距離向上僅相差3～4個像素點(diǎn)，渦旋直徑及邊緣長度的相對誤差均不超過0.011，證明本文提出的基于Burgers-Rott渦旋模型的渦旋SAR圖像仿真方法能夠?qū)崿F(xiàn)氣旋式渦旋的SAR圖像仿真，并且仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像能夠較好地吻合。

圖6 仿真SAR圖像與ERS-2 SAR圖像渦旋信息提取Fig.6 Eddy information extraction of simulated SAR image and ERS-2 SAR image

表2 渦旋信息提取結(jié)果Tab.2 Results of eddy information extraction

3.2 反氣旋式渦旋仿真實(shí)驗(yàn)

圖7 呂宋海峽獲取的ENVISAT-1 ASAR圖像，獲取時(shí)間為2010.06.11, 01:51:48 UTCFig.7 ENVISAT-1 ASAR image of the Luson Strait obtained on June 11, 2010 at 01:51:48 UTC

ASAR圖像，圖像獲取時(shí)間為2010.06.11, 01:51:48 UTC，獲取地點(diǎn)在呂宋海峽。圖中方框2處為一個反氣旋式渦旋，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針。將方框2處的渦旋截取出來，截取圖像尺寸為24 km×24 km，如圖8所示。ENVISAT-1 ASAR圖像的具體雷達(dá)參數(shù)如表3所示。

從ECMWF獲取2010.06.11, 03:00:00時(shí)刻的風(fēng)場再分析資料，分辨率為0.125°×0.125°。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，渦旋區(qū)域附近的風(fēng)速為2.1 m/s，風(fēng)向?yàn)?5°。從GODAS獲取相同位置的5日平均流場再分析資料，

護(hù)理交接班是臨床護(hù)理服務(wù)的重要工作之一,可有效保證護(hù)理工作的連續(xù)性,同時(shí)對醫(yī)療服務(wù)中事故發(fā)生加以預(yù)防[1]。護(hù)理晨交班是護(hù)士在短時(shí)間內(nèi)需要完成的重要護(hù)理工作,不僅需要提高晨交班速度,也要保障傳遞信息準(zhǔn)確無誤,使接班者可準(zhǔn)確了解患者的病情變化。我科自2017年8月實(shí)施sbar交班模式后,使護(hù)士在晨交接中患者有效信息傳遞方面的接受率大幅度提升,同時(shí)也使得交班流程更加規(guī)范,有效縮短了晨交班時(shí)間,提高了交班質(zhì)量,現(xiàn)匯報(bào)如下。

表3 ENVISAT-1 ASAR參數(shù)Tab.3 ASAR parameters of ENVISAT-1

3.1節(jié)對氣旋式渦旋進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，本節(jié)將針對反氣旋式渦旋進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。圖7是一幅ENVISAT-1分辨率為(1/3)°×1°。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，渦旋區(qū)域附近的流速為0.23 m/s。因此，設(shè)置參數(shù)為0.000657，流場大小設(shè)置為24 km×24 km，空間分辨率為100 m，雷達(dá)參數(shù)設(shè)置為表3中ENVISAT-1 ASAR參數(shù)。

圖9(a)、圖9(b)分別是該渦旋的仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像，仿真時(shí)設(shè)定的雷達(dá)參數(shù)、海面風(fēng)場條件與真實(shí)SAR圖像完全一致。對比圖9(a)、圖9(b)兩圖發(fā)現(xiàn)，仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像中的渦旋形狀基本一致，渦旋臂的亮暗特征也較為吻合。從順時(shí)針方向看，渦旋臂從外到內(nèi)均呈現(xiàn)為由暗到亮的特征。該結(jié)果與Lyzenga等人[6]研究結(jié)果一致，初步驗(yàn)證了仿真方法的正確性。

課程是教育思想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的橋梁和紐帶。課程是學(xué)校改革與發(fā)展、提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高職院校內(nèi)涵建設(shè)的核心是課程。課程建設(shè)是在一定的課程觀指導(dǎo)下進(jìn)行課程體系建設(shè)、課程組織實(shí)施、課程考核評價(jià)以及課程管理等工作的全過程。

為了定量地描述仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像的中渦旋的相似性，同樣采用3.1節(jié)中的分析方法，得到渦旋擬合結(jié)果如圖10所示，提取的渦旋信息如表4所示。

他給《中國醫(yī)院院長》雜志記者的名片上，已經(jīng)印著自己在寧波一院出診的信息?！吧鐓^(qū)醫(yī)院主要以常見病為主，而在寧波一院遇到的病種多、病情急、病情復(fù)雜。這樣的鍛煉，擴(kuò)展臨床思維，積累臨床經(jīng)驗(yàn)”。

圖9 相同參數(shù)下仿真SAR圖像與ENVISAT-1 ASAR圖像對比圖Fig.9 Comparison of simulated SAR image and ENVISAT-1 ASAR image under the same parameters

圖10 仿真SAR圖像與ENVISAT-1 ASAR圖像渦旋信息提取Fig.10 Eddy information extraction of simulated SAR image and ENVISAT-1 ASAR image

表4 渦旋信息提取結(jié)果Tab.4 Results of eddy information extraction

對比仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像的渦旋信息提取結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)兩幅圖像中渦旋的中心位置較為接近，方位向和距離向上均相差3個像素點(diǎn)，渦旋直徑及邊緣尺寸相對誤差均不超過0.006，這進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真方法的正確性，說明本文提出的基于Burgers-Rott渦旋模型的渦旋SAR圖像仿真方法能夠?qū)崿F(xiàn)反氣旋式渦旋的SAR圖像仿真。

4 總結(jié)

本文基于Burgers-Rott渦旋模型，提出了一種渦旋SAR圖像仿真方法，并分別針對氣旋式渦旋與反氣旋式渦旋進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。通過將仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像對比驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，本文提出的渦旋SAR圖像仿真方法能夠?qū)崿F(xiàn)氣旋式渦旋和反氣旋式渦旋的SAR圖像仿真，且仿真SAR圖像與真實(shí)SAR圖像能夠較好地吻合。

通過渦旋SAR圖像仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論氣旋式渦旋還是反氣旋式渦旋，其渦旋臂在SAR圖像中都會呈現(xiàn)亮暗交替變化的特征。其中，氣旋式渦旋臂呈現(xiàn)兩個亮暗交替周期，即亮-暗-亮；反氣旋式渦旋臂呈現(xiàn)一個亮暗交替周期，即暗-亮。這是由于這兩個渦旋臂的曲率不同，氣旋式渦旋臂曲率較大，亮暗交替周期較多，反氣旋式渦旋臂曲率較小，亮暗交替周期較少。

由于渦旋在SAR成像時(shí)會受到各種海洋環(huán)境因素的影響，通過真實(shí)SAR圖像難以完全解譯渦旋的特征。本文提出的SAR圖像仿真方法能夠彌補(bǔ)這種不足，可以清晰地獲取渦旋的尺度、亮暗等特征，這為海洋渦旋特征的解譯和提取提供了便利。