船载雷达观测海浪探究 PPT课件
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第六章 海浪.ppt
H
4
1
H
2
ln
1 F
2
H 为浅水系数， H H d
当水很深时，即H*=0，则上式还原为深水公式。
深水及浅水中各种累积频率所对应的波高模比系数： 当波由深水处移向浅水处时，平均波高将发生变化，波列
的分布规律也发生变化。
HF H
H* F%
0.5 1 2 5 … 90 95
例3：已知某浅水区d=20m，H1%=5.0m，求H5%=？
解：采用试算法
设 H =2.2m
H /d=0.11
计算得 H1% / H =2.273，查表得 H1% / H =2.239
H5% / H =1.85
则H5%=4.1m
2．周期的理论分布函数 周期的概率密度函数：
f
T
4 4
• 惯性离心力同运动方向相垂 直，自曲率中心沿半 径指向 外缘，其大小同空气运动的 线速度（U）的 平方成正比， 与曲率半径（r）成反比。
• 实际大气空气运动曲率半径（几十千米——几千千米）很 大，故C很小。但在低纬度或空气运动速度大而曲率半很小时， C 较大并可能超过G。
• 作用——只改变风向，不改变风速大小。
例：△p=5hPa, △n=3.5, F=30°, △T=5℃, 则：Us=？ m/s,
Ug=？ m/s
二、我国近海风况的特点
1．季风——海陆间热力差异导致。 2．寒潮大风——气温在24小时内降低10度以上，且最低气 温降至5度以下，称为寒潮。 3．台风——热带气旋
台风（12级及以上） 强热带风暴（10~11级） 热带风暴（8~9级） 热带低压（8级以下）
福建船政职院航海气象与海洋学课件08海浪
13
8.3 风浪、涌浪和近岸浪
一、风浪（Wind Wave） 1、特征 ――周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则， 易破碎。 方向（指来向）与风向较为一致。
2、影响风浪成长的三要素 1）几个概念 ① 风区――风速、风向近似一致的风作用的海域范围。 沿风吹的方向，从风区上沿至下沿的距离，称为风区 长度或风程。 ② 风时――近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。
2、按成因分类
1）风浪和涌浪 风浪（Wind Wave） ――风的直接作用引起的 水面波动（无风不起浪）。 涌浪（Swell） ――风浪离开风区传至远处， 或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪（无风三
尺浪）。
兴风作浪
5
2）海啸（Tsunami，又称地震波）
――由于海底或海岸附近发生地震或火山爆发所形成的海面异常波动。 特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时，
3、按水深相对于波长的大小分类 1）浅水波（λ»水深h，水深hλ/20） C＝（gh）1/2 波速与波长和周期无关，只取决于水深。 2）深水波（水深h≥λ/2） 波速与波长和周期有关，与水深无关。
8
三、水质点的运动与波形传播的关系 1、深水波
水质点的运动轨迹是圆，海表面的水质点的轨迹直径等于波高，水质 点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运 动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一 次圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。
我国风暴潮多发区： 莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南 岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区。
6
风暴潮
7
4）内波（Internal Wave） ――密度相差较大的水层界面上的波动。 对航行船舶的影响：死水和共振。 船舶克服“死水”和“共振”的有效方法是改变航速和航向。
8.3 风浪、涌浪和近岸浪
一、风浪（Wind Wave） 1、特征 ――周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则， 易破碎。 方向（指来向）与风向较为一致。
2、影响风浪成长的三要素 1）几个概念 ① 风区――风速、风向近似一致的风作用的海域范围。 沿风吹的方向，从风区上沿至下沿的距离，称为风区 长度或风程。 ② 风时――近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。
2、按成因分类
1）风浪和涌浪 风浪（Wind Wave） ――风的直接作用引起的 水面波动（无风不起浪）。 涌浪（Swell） ――风浪离开风区传至远处， 或者风区里风停息后所 遗留下来的波浪（无风三
尺浪）。
兴风作浪
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2）海啸（Tsunami，又称地震波）
――由于海底或海岸附近发生地震或火山爆发所形成的海面异常波动。 特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时，
3、按水深相对于波长的大小分类 1）浅水波（λ»水深h，水深hλ/20） C＝（gh）1/2 波速与波长和周期无关，只取决于水深。 2）深水波（水深h≥λ/2） 波速与波长和周期有关，与水深无关。
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三、水质点的运动与波形传播的关系 1、深水波
水质点的运动轨迹是圆，海表面的水质点的轨迹直径等于波高，水质 点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运 动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一 次圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。
我国风暴潮多发区： 莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南 岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区。
6
风暴潮
7
4）内波（Internal Wave） ――密度相差较大的水层界面上的波动。 对航行船舶的影响：死水和共振。 船舶克服“死水”和“共振”的有效方法是改变航速和航向。
船用雷达 详细介绍ppt课件
按显示要求读出→还原模拟信号→显示
收发机
c
直角坐标 数据内存
光栅扫描 a — 原始方位和船首信号；b — 触发脉冲；c — 原始视频； 雷达 d — 数字方位信号；e— 数字视频
①将原始视频杂波抑制，然后与天线方位信号、船艏信号量化 ②进行坐标转换，产生光栅扫描信号
第四节 雷达显示系统
三、测距、测方位的误差测定和校正：
混频二极管（混频晶体） ○检查：万用表R100或R1 k档测正反向电阻， 严禁使用R1或R10 k档，损坏晶体 反正电阻比应大于100以上
○电流：说明本振和混频晶体是否工作。具体数值查说明书
回波幅度: V 级 本振输出: mV级 晶体电流值只由本振输出决定
○注意：铅管屏蔽（防高频辐射）、防振、防潮保管 更换或检测时应关高压，取下装上人机同电位
方位标志
荧光屏边缘
Fig. 距离与方位测量
第一节 雷达测距与测方位原理
一. 雷达测距原理
1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播 遇物标能良好反射 2、测距公式：R = 1/2·C × t Δ t ： 往返于天线与目标的时间 C: 电磁波在空间直线传播速度 C = 3×102 m/ s
如△t = 1μs，则，R = 150 m；对应于1 nm 距离， △t ＝12.35 μs 荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离
2.波导：用于3 cm雷达
由矩形空心管构成 — 由铜拉制成
第二节 微波传输线及雷达天线系统
波导元件
①均匀波导：直、扭、弯、软波导 ②不均匀波导： 谐振腔、带销钉的波导、 分支、开缝波导等 波导接头：扼流接头
(a)Waveguide section (b) Broad side ben(e) Pliable Short piston
收发机
c
直角坐标 数据内存
光栅扫描 a — 原始方位和船首信号；b — 触发脉冲；c — 原始视频； 雷达 d — 数字方位信号；e— 数字视频
①将原始视频杂波抑制，然后与天线方位信号、船艏信号量化 ②进行坐标转换，产生光栅扫描信号
第四节 雷达显示系统
三、测距、测方位的误差测定和校正：
混频二极管（混频晶体） ○检查：万用表R100或R1 k档测正反向电阻， 严禁使用R1或R10 k档，损坏晶体 反正电阻比应大于100以上
○电流：说明本振和混频晶体是否工作。具体数值查说明书
回波幅度: V 级 本振输出: mV级 晶体电流值只由本振输出决定
○注意：铅管屏蔽（防高频辐射）、防振、防潮保管 更换或检测时应关高压，取下装上人机同电位
方位标志
荧光屏边缘
Fig. 距离与方位测量
第一节 雷达测距与测方位原理
一. 雷达测距原理
1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播 遇物标能良好反射 2、测距公式：R = 1/2·C × t Δ t ： 往返于天线与目标的时间 C: 电磁波在空间直线传播速度 C = 3×102 m/ s
如△t = 1μs，则，R = 150 m；对应于1 nm 距离， △t ＝12.35 μs 荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离
2.波导：用于3 cm雷达
由矩形空心管构成 — 由铜拉制成
第二节 微波传输线及雷达天线系统
波导元件
①均匀波导：直、扭、弯、软波导 ②不均匀波导： 谐振腔、带销钉的波导、 分支、开缝波导等 波导接头：扼流接头
(a)Waveguide section (b) Broad side ben(e) Pliable Short piston
第八章 海浪观测
浅水 L gT 2 th 2 d
2 L C gT th 2 d
2 L
深水
gT 2
L0 2
C0
gT
2
31
8.3 测波仪器简介
一、波浪骑士浮标
➢提供二维方向谱等 统计信息 ➢利用卫星传输数据
32
二、SZF2-1型测波仪 1. 基本原理 ➢采用重力加速度原理进行波浪测量 ➢当波浪浮标随波面变化作升沉运动时，安装在浮 标内的垂直加速度计输出一个反映波面升沉运动 的变化信号，处理后可得到波高的各种特征值及 其对应的周期
第八章 海浪观测
主要内容
✓海浪概述 ✓海浪基本要素 ✓目测海浪 ✓测波仪器简介
1
John Wilder Miles(1920.12.012008.10.20) ➢1942本、1943硕、1944博 ➢1957发表波浪生成机制文章
波浪是怎样生成的？
Owen Martin Phillips(1930.12.302010.10.13) ➢1952本、1955博 ➢1957发表波浪生成机制文章
6 波峰上被风削去的浪花，开始沿着波浪斜面伸长成带状，波峰出现风暴 波的长波形状
7 风削去的浪花布满了波浪斜面，有些地方到达波谷，波峰上布满浪花层
8 稠密的浪花布满波浪斜面，海面变成白色，只有波谷有些地方没有浪花 9 整个海面布满稠密的浪花层，空气中充满水滴和飞沫，能见度显著降低
25
二、波型观测 1. 波型 ➢风浪：波型极其不规则，背风面较陡，迎风面较 平缓，波峰较大，波峰线较短，4~5级风时，波峰 翻倒破碎，出现白浪，波向一般与平均风向一致， 有时偏离平均风向20˚左右 ➢涌浪：波型较规则，波面圆滑，波峰线较长，波 面平坦，无破碎现象
➢连续站：每3小时一次，2、5、8、11、14、17、20、 23时观测 ➢大面站：船到站即观测
海洋工程环境课件07-2-海浪观测和海浪预报
海浪玫瑰图
根据特征波高的观测值大小可给出波浪等级及对应海 浪名称，如下表所示。
海况可依据海面外部特征分为10级，见下表。
2、海浪预报
1）根据海浪现场实测资料，结合天气气象图资料进行海浪 计算分析就可得到海浪的波高、周期和波向。 2）在缺乏现场实测海浪资料时，则可利用海洋天气图或 相邻海域气象观测站的观测资料确定对应海域的风区、风时、 风速等风场要素，利用以上风况资料推算得到相应海浪，亦可 借助海浪预报图解查取风浪要素和涌浪要素。
台风区内的波浪要素可用经验公式计算得到，常用的 如Bretschneider(1957)计算深水区台风浪的公式为：
H1/3 5.03exp
RP 4700
(1
0.29U F UR
)
TH1/3 8.6exp
RP 9400
(1
0.145UF UR
)
式中：U F 为台风移动速度(m/s)；R 为台风最大风速 Pc 为台风中心气压(hPa P 1013.3 Pc ， 半径(km)； 、百帕)；U R 为海面上空10m高处风速(m/s) ；系数 对 移动缓慢的台风风速计算取为1.0。
近海平均波高具有区域分布特点，北方海区的平均波 高小，南方海区则大。北方海区的最大波高在冬季受到寒 潮的影响比南方海区高，但在夏季由于热带风暴的影响， 南方海区的最大波高比北方海区大，东海记录到由热带气 旋产生的狂涛波高为17.8m，南海记录到波高14m的狂涛。
风浪波高最大的海区有台湾海峡、吕宋海峡、台湾以 东海域以及南海东北部海域，东海北部和南部以及南海中 部的波高位居其次，然后是黄海南部，而渤海和黄海北部 的风浪最小。据统计，一年中．南海海域出现大浪、巨浪 及狂浪的次数最多，其次是东海、黄海，而渤海的出现次 数最少。如据1997年各海区统计，最大波高在渤海为5.0 m，在黄海为7.0 m，在东海为10.0 m，在南海为8.0 m。
船舶导航雷达 ppt课件
雷达图像的特点：
秦 皇 岛 航 海 学 院 由于雷达设备自身的性能、大气传播的条件、目标
的反射能力以及周围环境的变化都会影响雷达图像的形 成与质量，使雷达探测到的目标回波图像与真实目标相
Q H D H H X Y 比，可能会有很大的变形，比如：
► 雷达回波图像类似目标迎问天线面的垂直投影； ► 雷达只能探测目标的前沿，后沿被遮挡的部分无法
秦 皇 岛 航 海 学 院 船舶等对船舶导航
避碰安全航行有用 的各种回波之外， 还出无各法种避驾免驶员地显不示希望看到的回波，如海浪、雨雪、同频干扰、云雾、噪声、假 回波等。一个专业的雷达观测者，应能够在各种杂波干扰和复杂屏幕背景中分 辨出有用回波，引导船舶安全航行。
第一节 雷达目标探测与显示基本原理
Q H D H H X Y 成像、识别、检测、定位和跟踪。 电磁波具有似光性，在地球表面近似以光速直线 传播，遇到物体后会被反射回去。
Q H D H H X Y 英文：Radar---Radio Detection And
Ranging，即无线电探测与测距。
秦 皇 岛 航 海 学 院 ★ 应用于船舶导航的雷达成为船舶导航雷达
后
D
H
H
X
Y
C图为雷达屏幕，扫描 中心（起始点）为本船
秦 皇 岛 航 海 学 院 参考位置，量程为12n
mile，即在雷达屏幕上 显示了以本船为中心 12n mile为半径的本船 周围海域的雷达回波。
第一节 雷达目标探测与显示基本原理
统一公共基准点CCRP（Consistence
秦Com皇mon岛Refe航renc海e Po学int）院：是雷达IBS（情
秦 皇 岛 航 海 学 院 发自于扫描起始点的径向扫描线在屏幕上沿顺时针方
秦 皇 岛 航 海 学 院 由于雷达设备自身的性能、大气传播的条件、目标
的反射能力以及周围环境的变化都会影响雷达图像的形 成与质量，使雷达探测到的目标回波图像与真实目标相
Q H D H H X Y 比，可能会有很大的变形，比如：
► 雷达回波图像类似目标迎问天线面的垂直投影； ► 雷达只能探测目标的前沿，后沿被遮挡的部分无法
秦 皇 岛 航 海 学 院 船舶等对船舶导航
避碰安全航行有用 的各种回波之外， 还出无各法种避驾免驶员地显不示希望看到的回波，如海浪、雨雪、同频干扰、云雾、噪声、假 回波等。一个专业的雷达观测者，应能够在各种杂波干扰和复杂屏幕背景中分 辨出有用回波，引导船舶安全航行。
第一节 雷达目标探测与显示基本原理
Q H D H H X Y 成像、识别、检测、定位和跟踪。 电磁波具有似光性，在地球表面近似以光速直线 传播，遇到物体后会被反射回去。
Q H D H H X Y 英文：Radar---Radio Detection And
Ranging，即无线电探测与测距。
秦 皇 岛 航 海 学 院 ★ 应用于船舶导航的雷达成为船舶导航雷达
后
D
H
H
X
Y
C图为雷达屏幕，扫描 中心（起始点）为本船
秦 皇 岛 航 海 学 院 参考位置，量程为12n
mile，即在雷达屏幕上 显示了以本船为中心 12n mile为半径的本船 周围海域的雷达回波。
第一节 雷达目标探测与显示基本原理
统一公共基准点CCRP（Consistence
秦Com皇mon岛Refe航renc海e Po学int）院：是雷达IBS（情
秦 皇 岛 航 海 学 院 发自于扫描起始点的径向扫描线在屏幕上沿顺时针方
最新05导航雷达第五章雷达观测解析PPT课件
（二）雷达测方位精度
影响雷达测方位精度的误差因素也可分为系统误差、 随机误差以及观测者的操作误差等三类。 1．系统误差 波束宽度误 像素误差 艏线误差 罗经指示误差 统一公共基准点误差 方位同步误差及天线主瓣偏离 角与波束不对称误差等。
2．随机误差 船舶运动和气象海况的影响，引起回波闪烁，从而影
响雷达的方位精度。 在船舶横摇时，测方位误差在船舶艏艉方向最大，正横
反之，目标尺寸的增加只是增加了回 波的大小，但回波的亮度并不增强，即 回波强度与目标宽度和高度无关。
【大面积的陆地回波、近距离大型船舶 和雨雪干扰杂波 】
图 5-2-1 辐射单元
二、典型目标观测特性
（一）陆地回波
陆地的回波基本是一 个整体，很难分辨细微的 山岭或建筑物。陆地回波 最有意义的是岸线 。
A.20米 B.19.8海里 C. 20千米 D.以上均不对
bab
4.本船雷达天线海面以上高度16米，前方有半径为2海 里的圆形小岛，四周低，中间为山峰，海面以上高 度为49米，当本船离小岛4海里时，雷达荧光屏上该 岛回波的内缘（离船最近处）对应于小岛的＿ 。
A.山峰
B.离船最近的岸线
C. 山峰与岸线间的某处 D.以上均不对
不平整的冰面在屏幕上较稳定，边界明显 。 最危险的是融化剩余的残碎冰山，水面以上不大，但水下 的体积巨大 。
（六）其他海上目标
1、跨海大桥：使通畅的水道看起来无法通行； 2、横跨水道的空中电缆 ：点目标 ； 3、低空飞行的飞机 ：快速跳跃的回波 。
三、雷达航标
从功能上分：导航雷达航标、搜救寻位雷达航标； 从工作原理上分：无源雷达航标、有源雷达航标。
高大陆地 小岛
波束宽度失真 脉冲宽度失真 河口完全看不见 雷达波束 雷达岸线 实际岸线
影响雷达测方位精度的误差因素也可分为系统误差、 随机误差以及观测者的操作误差等三类。 1．系统误差 波束宽度误 像素误差 艏线误差 罗经指示误差 统一公共基准点误差 方位同步误差及天线主瓣偏离 角与波束不对称误差等。
2．随机误差 船舶运动和气象海况的影响，引起回波闪烁，从而影
响雷达的方位精度。 在船舶横摇时，测方位误差在船舶艏艉方向最大，正横
反之，目标尺寸的增加只是增加了回 波的大小，但回波的亮度并不增强，即 回波强度与目标宽度和高度无关。
【大面积的陆地回波、近距离大型船舶 和雨雪干扰杂波 】
图 5-2-1 辐射单元
二、典型目标观测特性
（一）陆地回波
陆地的回波基本是一 个整体，很难分辨细微的 山岭或建筑物。陆地回波 最有意义的是岸线 。
A.20米 B.19.8海里 C. 20千米 D.以上均不对
bab
4.本船雷达天线海面以上高度16米，前方有半径为2海 里的圆形小岛，四周低，中间为山峰，海面以上高 度为49米，当本船离小岛4海里时，雷达荧光屏上该 岛回波的内缘（离船最近处）对应于小岛的＿ 。
A.山峰
B.离船最近的岸线
C. 山峰与岸线间的某处 D.以上均不对
不平整的冰面在屏幕上较稳定，边界明显 。 最危险的是融化剩余的残碎冰山，水面以上不大，但水下 的体积巨大 。
（六）其他海上目标
1、跨海大桥：使通畅的水道看起来无法通行； 2、横跨水道的空中电缆 ：点目标 ； 3、低空飞行的飞机 ：快速跳跃的回波 。
三、雷达航标
从功能上分：导航雷达航标、搜救寻位雷达航标； 从工作原理上分：无源雷达航标、有源雷达航标。
高大陆地 小岛
波束宽度失真 脉冲宽度失真 河口完全看不见 雷达波束 雷达岸线 实际岸线
船载雷达观测海浪探究课件
船载雷达观测海浪在海洋科学研究中的应用
研究海浪生成机制
通过船载雷达观测不同海域的海浪数据，可以研究海浪的生成机制和传播规律，深入了解 海洋动力学的奥秘。
研究海洋环流和潮汐
结合船载雷达观测的海浪数据和海洋环流模型，可以研究海洋环流和潮汐的变化规律，为 海洋环境和气候变化研究提供支持。
研究海洋生态系统和生物多样性
02
该技术通过发射电磁波并接收海 面反射回来的回波信号，经过处 理和分析，获取海浪的高度、周 期、方向等信息。
船载雷达观测海浪技术发展历程
船载雷达观测海浪技术最早起源于20世纪50年代，当时主要用于海洋科学研究。
随着雷达技术和计算机技术的发展，该技术在20世纪80年代开始得到广泛应用，成 为海洋环境监测的重要手段。
近年来，随着遥感技术的进步，船载雷达观测海浪技术逐渐与卫星遥感相结合，实 现了大范围、连续的海浪观测。
船载雷达观测海浪技术的重要性
船载雷达观测海浪技术对于海洋 科学研究、海洋环境监测、海洋 灾害预警等方面具有重要意义。
该技术能够提供实时的海浪信息 ，帮助科学家和预报员了解海洋 环境状况，预测天气和气候变化
智能化数据处理与分析
利用人工智能和机器学习技术，实现对雷达回波数据的快速、自动处 理和分析，提高数据处理效率。
船载雷达与卫星遥感的结合
通过结合船载雷达和卫星遥感数据，可以实现对海洋环境的全面、连 续观测，为海洋科学研究提供更多有价值的信息。
05
船载雷达观测海浪技术在实际应用中
的问题与解决方案
船载雷达观测海浪技术在应用中存在的问题
数据处理与解析的复杂性
由于海浪的动态性和复杂性，对雷达回波数据的处理和解析面临较 大挑战，需要发展高效和精确的数据处理算法。
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此外，海浪有时还会携带大量泥沙进入海港、航道，造成 淤塞等灾害。
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10
海浪促进海水上下层混合，使混合后水层富有氧气， 满足海中鱼类和其他动植物需要；
波浪发电；
海上冲浪；
葡萄牙的“海蛇”海浪发电 站
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18
2020/3/31
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20
(1)浪图像进行处理分析提取海浪要素的方法是可行 的、有效的。
(2)船载雷达海浪测量和处理系统可以实现全天候、 全天时、实时、快捷、较大海域范围内的海浪要素测 量。
(3)由自行研制的海浪雷达图像测量记录仪得到的高 分辨率数字化海浪图像具有足够的海浪要素信息，满 足海浪谱分析的要求。
2020/3/31
3
海浪观测的对象主要指的是风浪和涌浪
风浪：由风直接作用而引起， 波型不规则，背风面较陡，迎风 面较平缓，波峰较大，4到5级风 时，波峰翻倒破碎，出现白浪。 传播方向大都和风向一致。
2020/3/31
涌浪：在风力甚小或无风水域 中依靠惯性维持。波型较规则 ，波面圆滑，波面平坦，无破 碎现象，周期大于原来风浪的 周期，来源的波系叠加也可以 形成。
船载雷达观测海浪探究
2020/3/31
1
海浪：指周期为几秒至几十秒的由于风传输给海面能量 引起的波动现象。是海水运动形式之一，它的产生是 外力、重力与海水表面张力共同作用的结果。
2020/3/31
2
风浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海啸、风暴潮。
风浪： 由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。 涌浪： 由其他海区传来的波浪或由于当地的风力急剧减小、风向改 变或风平息后遗留的波浪均称涌浪。 近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响发生一系 列变化。 内波： 不同密度的水层界面处而产生的波动。 潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。 海啸： 由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波动。 风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高现 象。
2020/3/31
13
一、星载SAR成像过程中速度调制是最主要的调
制机制；
二、星载SAR图像谱相对海浪谱有180°的方向模
糊，需通过对成像海区海浪概况的了解或通过其他
手段来确定海浪的传播方向；
三、是非线性效应导致SAR图像谱在方位上存在
高波数截断，截断波数之后有信息丢失；
四、沿距离向传播的海浪，它的SAR图像谱存在
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海浪图像分析
对海浪可以用一个二维谱进行描述，某时某地海洋波 浪场的所有统计特征均可从谱函数中获取．从高分辨率的 雷达图像能够测量海浪谱．从雷达图像获取海浪谱较为复 杂，国际上许多研究者在这方面作过研究。可把雷达海浪 回波信号看作一个空间的二维数列．为了提取海浪信息(波 长、波高、波向、波速)，必须将二维的海浪回波图像数据 从空间域转换到频率域进行分析。 即二维傅立叶变换。
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巨浪可引起海上船舶倾覆、折断和触礁，摧毁海上平台， 对海上运输和施工、渔业捕捞、海上军事活动等带来很大的 灾害。
巨浪可摧毁沿海的堤岸、海塘、码头、海水养殖设施等各 类海工建筑物。海浪对沿岸工程设施的破坏往往是毁灭性的， 二次巨浪来袭可能会破坏整个港口的设施。据测量，近岸浪 对海岸的压力，可达到每平方米30～50吨。据记载，在一次 大风暴中，巨浪曾把1370吨重的混凝土块移动了10米，20吨 的重物也被它从4米深的海底抛到了岸上。巨浪冲击海岸能 激起60-70米高的水柱。
“双峰”现象；
五、极化方式和雷达视向对星载SAR海浪成像没
有明显影响．
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雷达技术的发展，特别是小型高效的船载雷达技术的进步为 工程使用雷达技术远距离观测海浪提供了条件，我国研制了海 浪雷达图像测量纪录仪，将船载雷达观测的海浪图像数字化， 便于计算机处理．船载雷达对海面以3．2 S的更新率直接获得 实口径的高分辨率海浪雷达图像；以20 MHz的采样速率对海 浪雷达回波作高速A／D变换，并采用雷达图像处理技术得到 雷达海浪数值图；进行空间滤波技术处理，得到雷达海浪模式 图；采用二维波谱分析和数据处理，计算出海浪主要参数，包 括波向、波高、周期、波速等．在渤海、黄海进行的现场观测 试验中，结合同步实测海浪数据，采用模式识别技术进行对比， 结果有很好的相关性．现场实测结果表明，我们在国内首次研 制的雷达海浪监测技术系统具有重要的使用价值和广阔的应用 前景．
世界首座商用波浪能发电厂
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自1978年美国首次在Seasat卫星上装载合成 孔径雷达(SAR)以来，国际上在利用星载SAR获得 的高分辨率海浪雷达回波图像进行海浪分析方面 开展了多方面的研究，并取得了一系列成果．近 年来我国研究者在利用星载SAR观测海浪现象方面 也进行了相关的研究和探讨，但距工程应用尚有 一段距离．国内外的海洋遥感学家在研究SAR的海 浪成像中主要得出以下几个结论：
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海浪促进海水上下层混合，使混合后水层富有氧气， 满足海中鱼类和其他动植物需要；
波浪发电；
海上冲浪；
葡萄牙的“海蛇”海浪发电 站
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(1)浪图像进行处理分析提取海浪要素的方法是可行 的、有效的。
(2)船载雷达海浪测量和处理系统可以实现全天候、 全天时、实时、快捷、较大海域范围内的海浪要素测 量。
(3)由自行研制的海浪雷达图像测量记录仪得到的高 分辨率数字化海浪图像具有足够的海浪要素信息，满 足海浪谱分析的要求。
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海浪观测的对象主要指的是风浪和涌浪
风浪：由风直接作用而引起， 波型不规则，背风面较陡，迎风 面较平缓，波峰较大，4到5级风 时，波峰翻倒破碎，出现白浪。 传播方向大都和风向一致。
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涌浪：在风力甚小或无风水域 中依靠惯性维持。波型较规则 ，波面圆滑，波面平坦，无破 碎现象，周期大于原来风浪的 周期，来源的波系叠加也可以 形成。
船载雷达观测海浪探究
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海浪：指周期为几秒至几十秒的由于风传输给海面能量 引起的波动现象。是海水运动形式之一，它的产生是 外力、重力与海水表面张力共同作用的结果。
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风浪、涌浪、近岸浪、内波、潮汐波、海啸、风暴潮。
风浪： 由风直接作用而引起的水面波动称为风浪。 涌浪： 由其他海区传来的波浪或由于当地的风力急剧减小、风向改 变或风平息后遗留的波浪均称涌浪。 近岸浪：风浪或涌浪传至浅水或近岸区后，因受地形影响发生一系 列变化。 内波： 不同密度的水层界面处而产生的波动。 潮汐波：由于天体引潮力作用所产生的波动。 海啸： 由于海底或海岸附近发生的地震或火山爆发所形成的波动。 风暴潮：由于气象原因，如台风，强风暴等引起的海面异常升高现 象。
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一、星载SAR成像过程中速度调制是最主要的调
制机制；
二、星载SAR图像谱相对海浪谱有180°的方向模
糊，需通过对成像海区海浪概况的了解或通过其他
手段来确定海浪的传播方向；
三、是非线性效应导致SAR图像谱在方位上存在
高波数截断，截断波数之后有信息丢失；
四、沿距离向传播的海浪，它的SAR图像谱存在
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对海浪可以用一个二维谱进行描述，某时某地海洋波 浪场的所有统计特征均可从谱函数中获取．从高分辨率的 雷达图像能够测量海浪谱．从雷达图像获取海浪谱较为复 杂，国际上许多研究者在这方面作过研究。可把雷达海浪 回波信号看作一个空间的二维数列．为了提取海浪信息(波 长、波高、波向、波速)，必须将二维的海浪回波图像数据 从空间域转换到频率域进行分析。 即二维傅立叶变换。
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巨浪可引起海上船舶倾覆、折断和触礁，摧毁海上平台， 对海上运输和施工、渔业捕捞、海上军事活动等带来很大的 灾害。
巨浪可摧毁沿海的堤岸、海塘、码头、海水养殖设施等各 类海工建筑物。海浪对沿岸工程设施的破坏往往是毁灭性的， 二次巨浪来袭可能会破坏整个港口的设施。据测量，近岸浪 对海岸的压力，可达到每平方米30～50吨。据记载，在一次 大风暴中，巨浪曾把1370吨重的混凝土块移动了10米，20吨 的重物也被它从4米深的海底抛到了岸上。巨浪冲击海岸能 激起60-70米高的水柱。
“双峰”现象；
五、极化方式和雷达视向对星载SAR海浪成像没
有明显影响．
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雷达技术的发展，特别是小型高效的船载雷达技术的进步为 工程使用雷达技术远距离观测海浪提供了条件，我国研制了海 浪雷达图像测量纪录仪，将船载雷达观测的海浪图像数字化， 便于计算机处理．船载雷达对海面以3．2 S的更新率直接获得 实口径的高分辨率海浪雷达图像；以20 MHz的采样速率对海 浪雷达回波作高速A／D变换，并采用雷达图像处理技术得到 雷达海浪数值图；进行空间滤波技术处理，得到雷达海浪模式 图；采用二维波谱分析和数据处理，计算出海浪主要参数，包 括波向、波高、周期、波速等．在渤海、黄海进行的现场观测 试验中，结合同步实测海浪数据，采用模式识别技术进行对比， 结果有很好的相关性．现场实测结果表明，我们在国内首次研 制的雷达海浪监测技术系统具有重要的使用价值和广阔的应用 前景．
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自1978年美国首次在Seasat卫星上装载合成 孔径雷达(SAR)以来，国际上在利用星载SAR获得 的高分辨率海浪雷达回波图像进行海浪分析方面 开展了多方面的研究，并取得了一系列成果．近 年来我国研究者在利用星载SAR观测海浪现象方面 也进行了相关的研究和探讨，但距工程应用尚有 一段距离．国内外的海洋遥感学家在研究SAR的海 浪成像中主要得出以下几个结论：