Исследование пространственно-временных спектров короткомасштабного волнения оптическим методом

В. И. Титов, Э. М. Зуйкова, А. Г. Лучинин

Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород

Аннотация

Разработан комплекс оптических спектранализаторов для регистрации в реальном времени спектров морского волнения в диапазоне длин поверхностных волн от сантиметров до метров путем анализа изображения морской поверхности. Приводятся примеры пространственно-временных спектров волнения, полученных на стационарной океанографической платформе МГИ НАН Украины. На основе двухмасштабного представления морской поверхности разработана модель отображения поверхностных волн и алгоритмы обработки изображений поверхности, позволяющие восстанавливать пространственно-временные спектры волнения. Предложен и экспериментально апробирован оптический метод определения высот длинных энергонесущих волн по спектру изображения короткомасштабных волн.

Ключевые слова

оптика океана, морские волны, спектральный анализ, обработка изображений, дистанционное зондирование, капиллярные волны

Для цитирования

Титов В. И., Зуйкова Э. М., Лучинин А. Г. Исследование пространственно-временных спектров короткомасштабного волнения оптическим методом // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. № 21. С. 197–206. EDN WYQVXN.

Titov, V.I., Zuikova, E.M. and Luchinin, A.G., 2010. Investigation of Space and Temporal Spectra of Small-Scale Water Surface Waves by Optical Methods. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources, 21, pp. 197–206 (in Russian).

Список литературы

  1. Фукс И. М. О ширине спектров сигналов, рассеянных на взволнованной поверхности моря // Акуст. журн. – 1973. – 20, № 3. – C. 358–468.
  2. Зельдис В. И., Лейкин И. А., Розенберг А. Д., Рускевич В. Г. Исследование фазовых характеристик акустических сигналов, рассеянных взволнованной водной поверхностью // Акуст. журн. – 1974. – 20, № 2. – C. 235–241.
  3. Monaldo F. M., Kasevich R. S. Optical determination of short-wave modulation by long ocean gravity waves // IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing. – 1982. – GE-20, 3. – P. 254–258.
  4. Gotwols B. L., Irani G. B. Optical determination of the phase velocity of short gravity waves // J. of Geophys. Res. – 1980. – v. 85, C7. – P. 3964–3970.
  5. Keller W. C., Gotwols B. L. Two-dimensional optical measurements of wave slopes // Applied Optics. – 1983. – 22. – P. 3476–3478.
  6. Gotwols B. L., Irani G. B. A CCD camera system for remotely measuring the dynamics of ocean waves // Applied Optics. – 1982. – 21. – P. 851–860.
  7. Irani G. B., Gotwols B. L. WAVDYN: measurements of the independence of ocean wind waves // JH APL Technical Digest. – 1982. – 3, № 1. – P. 49–58.
  8. Jane B., Riemer K. S. Two-dimensional wave number spectra of small-scale water surface waves // J. of Geophys. Res. – 1990. – 95, C7. – P. 11531–11546.
  9. Piotrovsky C. C., Dugan J. P. Accuracy of bathymetry and current retrievals from airborne optical time – series imaging of shoaling waves // IEEE Transactions on geoscience and remote sensing. – 2002. – 40, № 12. – P. 2606–2618.
  10. Зуйкова Э. М., Лучинин А. Г., Титов В. И. Определение характеристик пространственно-временных спектров волнения по оптическому изображению поверхности моря // Изв. АН СССР. ФАО. – 1985. – 21, № 10. – С. 1095–1102.
  11. Зуйкова Э. М., Лучинин А. Г., Титов В. И. Оптические дистанционные методы исследования поверхностного волнения // Сб. Дистанционные радиофизические методы изучения океана. – Горький: ИПФ АН СССР, 1987. – С. 59–83.
  12. Баханов В. В., Зуйкова Э. М., Кемарская О. Н., Титов В. И. Определение спектров волнения по оптическому изображению морской поверхности // Изв. вузов. Радиофизика. – 2006. – XLIX, № 1. – С. 53–63.
  13. Titov V. I., Bakhanov V. V., Balandina G. N., Belyakov D. L., Kemarskaya O. N., Zuikova E. M. Investigation of variations of long surface wave parameters by optical technique during JUSREX 1992 // Proc. IGARSS`94. – Pasadena, USA, 1994. – P. 759.
  14. Zuikova E. M., Titov V. I., Troitskaja J. I. Wave spectra from daylight imagery of sea surface // Proc. V International Conference Current problems in optics of natural waters. ONW’2009. – St-Petersburg, Russia, 2009. – P. 345–348.
  15. Titov V. I., Zuikova E. M., Kemarskaja O. N., Troitskaja J. I. Optical remote sensing of sea surface waves // Proc. V Intern. Conf. «Current problems in optics of natural waters» ONW’2009. – St-Petersburg, Russia, 2009. – P. 139–143.
  16. Titov V. I., Bakhanov V. V., Kemarskaja O. N., Luchinin A. G., Troizkaja J. I., Zuikova E. M. Investigation of sea roughness with complex of optical devices // Proc. Conference SPIE’09 "Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, and Large Water Regions 2009". – Берлин, 31.08-03.09.2009.
  17. Баханов В. В., Зуйкова Э. М., Кемарская О. Н., Титов В. И., Троицкая Ю. И. Определение спектрально-кинематических характеристик поверхностного волнения по оптическим изображениям поверхности моря // Сборник трудов конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Секция Е. – Москва: ИКИ РАН, 10-13.11.2009.
  18. Перепелицын О. В., Чернявец В. В. Исследование поверхностного ветрового течения в море // Изв. АН СССР. ФАО. – 1982. – 18, № 2. – C. 217–220.

Файлы

 Полный текст (русский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.