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海流信息在海上航行、海洋资源勘探等方面有着重要的应用, 传统的现场和遥感观测方式不能满足大面积、实时观测海流的要求。基于无人机平台的光学海洋遥感技术具有机动灵活、成本低、分辨率高的特点, 近年来在海洋环境监测中得到应用。然而, 由于小型无人机容易受飞行姿态、太阳耀斑等因素的影响, 目前在海流观测方面还不成熟。本文提出了利用小型无人机获取高分辨率海面流场的方法, 并分析不同因素对观测结果的影响。首先, 对无人机获取的光学海面图像做预处理, 消除几何成像和图像噪声等因素的影响, 并通过分析图像灰度值均值的变化, 减小太阳耀斑对图像的影响; 然后, 基于三维傅里叶变换和海浪的频散关系反演海流, 并将反演结果与浮标实测的海流数据进行对比, 验证了该方法的可靠性。其次, 结合实验数据详细分析了不同因素对海流反演的影响: 在本文的实验条件下(有效波高0.2~1.5 m, 波浪主波周期3.8~5.7 s), 当图像空间分辨率为0.15 m、反演子图尺寸在波浪主波波长的2~3倍时, 海流的反演误差较小; 增加图像幅数和提高时间分辨率也有利于提高海流的反演精度。现场观测实验的结果表明, 本文提出的无人机观测海流技术可以有效获取海流信息。 相似文献
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