《溢油海面微波散射場極化特徵和頻譜特性理論研究》是依託中國海洋大學，由張彥敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：溢油海面微波散射場極化特徵和頻譜特性理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張彥敏
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
疑似油膜導致的高虛警率問題一直困擾著微波感測器海上溢油探測技術的發展。鑒於此，有必要對油膜海面微波散射特徵開展深入研究，其中，散射場極化特徵主要與海表輪廓及海水介電常數有關，而頻譜特性則反映了海浪運動狀態。油膜對海浪的抑制作用不但會改變海表輪廓，也會改變海浪的運動狀態，因此，必將對海面回波的極化特徵和頻譜特性產生影響。.針對以上問題，本項目擬基於N-S方程和海浪作用量平衡方程，建立一定厚度油膜對海浪的抑制模型，著重討論油膜厚度、粘性等參數對該抑制模型的影響；結合該抑制模型，套用海面電磁散射數值/解析近似方法，求解油膜海面散射場；在此基礎上，分別利用極化目標分解理論和周期圖頻譜分析方法求解油膜海面回波的極化特徵和頻譜特徵，並分析這些特徵對油膜的敏感性，為微波感測器海上溢油探測技術探索新的特徵參數，降低溢油探測虛警率。本研究不但具有理論意義，而且對提高微波海上溢油探測能力也具有切實的探索價值。
結題摘要
基於Navier-Stokes方程、海浪作用量平衡方程、Lombardini模型和Jenkins模型分別研究了單分子油膜和有限厚度油膜對海浪譜的抑制，並利用不同的海浪譜採用一階小斜率近似(SSA-1)開展了單站和雙站情況下海面電磁散射研究。在此基礎上，基於電磁散射近似方法從理論上推導了油膜覆蓋海面的散射場，分析了不同雷達波段清潔海面和油膜覆蓋海面的極化特性，並將理論結果與溢油SAR實測數據進行了比較。進一步，基於不同雷達波段的溢油SAR數據開展了極化特徵分析，給出了適合溢油檢測的雷達波段和極化特徵。考慮到真實海面具有非線性特徵，研究了非線性清潔海面及油膜覆蓋海面的電磁散射場，並通過數值模擬對比了線性清潔海面和非線性清潔海面之間的差異；進一步討論了油膜對偏度函式和峰度函式的影響以及油膜覆蓋海面情況下非線性海面順風和逆風的差異。最後，通過開展極化散射計水槽溢油實驗與海上溢油SAR實驗，獲取了不同油膜厚度、不同油膜種類的散射場數據；分析了油膜厚度對不同極化通道散射係數的影響，並研究了油膜和海水的極化特性。 本項目已按照前期計畫開展研究，達到了預期研究目標。在本項目執行的四年期間，基於項目研究內容和所得結果在國內外知名學術期刊上發表或錄用SCI/EI論文12篇，投稿論文2篇，待投稿論文2篇，參加IGRSS國際會議5人次，PIERS 會議3人次，ICCEM國際會議4人次，發表會議論文8篇。在該項目研究過程中，培養碩士研究生3名，博士研究生1名；培養青年教師3名。達到了預期目標。
