基于鲁棒光流算法的海表流场遥感观测研究

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1、基于鲁棒光流算法的海表流场遥感观测研究孙鹤泉方芳海军大连舰艇学院军事海洋系摘要：海洋表面流场是海洋科学研宄屮需要着重考虑的环境参数，近实时的海洋表面流场精细化测量对海洋学研宂有着重要意义，但是目前大多数海洋表而流场观测技术难以同步实现大范围近实时的海洋表面流场观测。文中在简要对比各类海洋表面流场测量方法的基础上，重点介绍了基于水色遥感图像观测反演海洋表面流场的鲁棒光流算法，该算法在流场计算过程中，能很好地保留流场细节信息。为直观验证本文测量方法的可靠性，文屮提供/海洋表面流场的分析实例，同时给出了美国国家航空航天局(NASA)提供的OSCAR流场数据，对文中算法

2、的可靠性进行了验证。关键词：海洋遥感;海洋表面流场;鲁棒光流算法;作者简介：孙鹤泉(1973-),男，副教授，主要从事海洋遥感、海洋技术与实验流体力学方法研宄。E-mail:hqsun@dlut.edu.cn收稿日期：2017-07-07StudyontheRemoteSensingObservationonSeaSurfaceCurrentBasedonRobustOpticalFlowAlgorithmSUNHe-quanFANGFangDepartmentofMilitaryOceanography^^^lianNavalAcademy;Abstract：

3、Asoneofthemostessentialoceanphenomenaandparameters,seasurfacecurrentisanimportantenvironmentalfactorforthestudyofphysicaloceanography.Accurateandreal-timemeasurementofseasurfacecurrentsisofgreatsignificance，butcurrenttechnologiesarenotabletoachievesimultaneous,near-real-timeandlarge-

4、scaleseasurfaceobservation.Inthispaper,somegeneralreliablemeanstomeasureseasurfacecurrentsarepresentedandbrieflyintroduced,withtherobustopticalflowalgorithmexpoundedinadetailedmanner,whichisveryusefulformeasuringcomplicatedseasurfacecurrents.Thispaperprovidessomerealcasesofanalyzings

5、easurfacecurrents，andthereliabilitycanbeverifiedbycomparingwiththeOSCARcurrentfielddataprovidedbytheNationalAeronauticsandSpaceAdministration(NASA).Keyword：oceancolorremotesensing;seasurfacecurrents;robustopticalflowalgorithm;Received：2017-07-07海表流场在海洋研宄中占据重要地位，比如r海表流场深刻影响海气和互作用、通量交换

6、等物理过程，同时，海表流场影响浮游植物以及泥沙等悬浮物的输送，此外，海表流场对海洋工程设施的设计、施工与维护也冇不可忽略的影响。另一方面，海表流场对观测海水的整体运动有一定程度贡献，长时间、大范围的海洋表面流场观测对令球气候变化的认识起到积极作用。目前存在许多海洋表面流场分析观测技术，比如，利用ADCP等设备，可获取某一固定海域的多层流场结构;利用海洋中的漂浮物或者浮标，通过观测其漂流轨迹，可粗略估算得到海洋表层流速U1;而利用岸基高频雷达阵列，则可实现对近岸广阔海域表面流场的实时观测1^1;利用卫星高度计数据及散射计数据，能实现对全球海表流场进行反演［1，4］

7、，如目前美国国家航空航天局(NASA)的OSCAR(OceanSurfaceCurrentAnalyses-RealTime)产品，就能提供1/3°水平分辨率、5d时间间隔的全球海洋表面流场数据。上述测量技术发展已趋于成熟，具有较高可靠性，一定程度上可作为新兴技术的判断标准。上述测量方式在具有较高可靠性的同时，都或多或少存在限制，比如，ADCP设备能获取的海表流场数据范围窄，很难实现大范围同步测量，而且观测过程中很容易受到过往船只等外界因素的影响;跟踪浮标漂流轨迹方法，测点位置不可控，而且仅能获得一组非同步数据，难以实现精确的流速值测量；岸基高频雷达阵列虽然能实

8、现对海表流场的实时观测，