O Radar de Abertura Sintética SAR (Synthetic Aperture Radar), graças à sua alta resolução e capacidade de observação marítima 24 horas por dia e em todas as condições meteorológicas, tem desempenhado um papel importante no monitoramento dos parâmetros do campo de ondas e ventos marítimos. Diante do problema da baixa precisão dos métodos atuais de inversão de parâmetros do campo de ondas e ventos em condições marítimas médias a altas, este artigo utiliza dados SAR do modo WV do Sentinel-1, introduzindo, além dos parâmetros tradicionais (ângulo de incidência, variância normalizada), três parâmetros aproximados de polarização (entropia de polarização, anisotropia e correlação) como complementos. Ao mesmo tempo, baseando-se nos algoritmos de regressão de vetor de suporte (SVR) e rede neural convolucional (CNN), foram construídos modelos conjuntos de inversão dos parâmetros do campo de ondas e ventos adequados para condições marítimas médias a altas (velocidade do vento entre 10,8 e 28,8 m/s). Os resultados mostram que os erros quadráticos médios da velocidade do vento, direção do vento, altura significativa e período médio das ondas invertidos pelo SVR em comparação com os dados ERA5 e NDBC foram de 1,27 m/s, 23,46°, 0,22 m, 0,62 s e 1,10 m/s, 25,37°, 0,22 m, 0,59 s, respectivamente; e pelo CNN foram 1,15 m/s, 23,53°, 0,18 m, 0,53 s e 1,08 m/s, 25,85°, 0,19 m, 0,54 s, comprovando a eficácia dos modelos conjuntos de inversão desenvolvidos para condições marítimas médias a altas. Em comparação com os métodos teóricos tradicionais, os erros quadráticos médios da altura significativa, período médio e velocidade do vento invertidos pelos modelos SVR e CNN em comparação com os dados ERA5 foram reduzidos em 0,67 m, 0,62 s, 0,3 m/s e 0,71 m, 0,71 s, 0,42 m/s, respectivamente, evidenciando uma melhora significativa na precisão. Além disso, para verificar o desempenho dos modelos em condições marítimas altas, foram coletados dados de dois furacões em 2020 no Atlântico Norte para análise de casos. Os resultados indicam que os modelos também podem obter parâmetros de onda e vento relativamente precisos em condições marítimas altas. Em resumo, os modelos conjuntos estabelecidos neste artigo oferecem uma solução eficaz para a inversão precisa dos parâmetros do campo de ondas e ventos em condições marítimas médias a altas, fornecendo também uma referência importante para estudos futuros do ambiente marinho em condições extremas.
关键词
Radar de Abertura Sintética;Método de inversão conjunta;CNN;SVR;Parâmetros do campo de ondas e ventos;Condições marítimas médias a altas;Parâmetros de polarização