为分析国产微波遥感器真实光谱响应在数值天气预报系统同化模块中对微波辐射快速模拟的影响, 基于逐线吸收模型, 采用TOVS辐射传输（RTTOV）预报因子和风云三号D星微波温度探测仪（FY-3D/MWTS-2）搭载的大气和陆地均有辐射贡献的第四通道真实光谱响应和理想光谱响应, 通过最小二乘法, 分别拟合生成真实光谱响应和理想光谱响应对应的快速微波辐射光学厚度拟合系数。 将两种拟合系数应用于中国气象局全球预报系统（CMA-GFS）的四维变分同化系统, 采用美国环境预报中心（NCEP）的分析资料（FNL）作为CMA-GFS的气象要素背景场, 模拟不同光谱响应驱动下的微波辐射背景场, 并与FY-3D/MWTS-2真实观测场进行对比统计分析, 分别计算真实光谱响应和理想光谱响应驱动时, 不同海陆类型下的观测背景差（OMB）, 分析真实光谱响应相比理想光谱响应, 对不同海陆类型的微波辐射模拟的差异。 分析结果表明, 在微波辐射观测场值较低的情况下, 真实光谱响应和理想光谱响应驱动模拟的微波辐射背景场值略高于观测场值, 随着微波辐射场值增大, 模拟的微波辐射背景场值与观测场值更为接近； 除南半球靠近极区的少部分地区外, 真实光谱响应驱动模拟的OMB均小于理想光谱响应驱动的模拟结果, 真实光谱响应驱动的辐射背景场模拟更接近于观测场； 相比采用理想光谱响应驱动, 采用真实光谱响应驱动后, 在陆地地区, 微波辐射OMB的均方根误差（RMSE）减小约1.80%； 在海洋地区, RMSE减小约2.6%； 在海陆交界地区, RMSE减小约4.72%, 全球总体RMSE减小2.17%； 采用真实光谱响应驱动后, OMB总体的标准差（STDV）和平均绝对误差（MAE）分别减小为0.75%和4.6%。

作为一种中尺度天气现象，海陆风通过对污染物的累积与输送影响沿海地区的空气质量。2021年3月到4月，相干多普勒测风激光雷达系统架设在辽宁省葫芦岛市，开展风场观测实验。结合自动气象站的常规气象参数，识别得到海陆风日11天。结果表明：海风平均登陆时间为8：30；14：00~17：00海风发展较盛，平均风速超过7.0 m⋅s-1；10：00~16：00海风发展高度为0.3~0.5 km，18：00后保持在0.9 km以上；海风主风向为东，随时间顺时针偏转；海风阶段，高空有北、西北方向的返海陆风。环境监测站数据表明，海陆风日白天O3浓度上升速度快，峰值浓度更高。以4月4日为例，利用中尺度天气预报（WRF）模式分析南北向垂直剖面海风环流，结果表明：海风、陆风交汇会造成污染物聚集，海风登陆形成的冷气团有利于污染物向下输送；海陆风环流对污染物有循环累积作用，计算得4月4日葫芦岛水平风局地回流指数仅为0.049，表明空间内风场输送能力弱，污染物不易扩散。

遥感影像海陆分割在海岸线提取、海岛礁识别、近岸目标检测等方面具有重要的应用价值。然而，复杂多样的背景环境和海陆边界易导致出现海陆边界分割不准确的现象。针对上述问题，提出了一种基于Res2Net的多尺度遥感影像海陆分割网络——MSRNet，该网络利用深层卷积神经网络Res2Net提取影像的多尺度特征图，并利用压缩和注意力模块对不同尺度的特征图进行特征增强，以加强海陆弱边界信息；将增强后不同尺度的特征图上采样至原始影像大小，同时利用深度监督策略对不同尺度的预测结果进行损失增强。选取两组包含不同海岸类型的遥感影像数据集进行实验，结果表明，所提网络能够得到更准确的海陆分割结果和更加清晰完整的海陆边界。

结合茂名外场观测数据以及气象要素再分析数据,对台风外围环流影响和局地海陆风环流(SLBC)影响下沿海地区的大气边界层(ABL)结构识别方法和特征规律展开研究。利用气象要素探空数据和微脉冲激光雷达(MPL)观测数据进行了大气边界层高度(BLH)识别方法的适用性分析,提出了一种新的基于微脉冲激光雷达的BLH识别方法,以有效提高复杂边界层结构情况下激光雷达识别BLH结果的准确性,进而分析了受大尺度和局地环流影响的ABL结构以及BLH的时空变化特征。结果表明:沿海地区在没有大尺度天气系统的控制时,局地SLBC的影响较为显著,会使ABL出现多层复杂结构,BLH表现出波峰和波谷交替出现的日变化规律;BLH开始增长的时间一般出现在白天的陆风-海风转换时刻,最大值一般出现在正午气溶胶层顶的位置,即2 km左右;BLH下降的时间通常伴随着夜间的海风-陆风转换,最小值一般出现在夜间残留层以下稳定边界层顶的位置,低至500 m左右。而台风外围环流控制下,局地SLBC引起的局地对流现象会被抑制,ABL昼夜交替的空气上升、下沉运动减弱甚至消失,整个ABL内气溶胶垂直分布较为均匀,BLH与气溶胶层顶基本重合,维持在2 km左右,BLH变化波动不大且没有比较明显的日变化规律。

舰船是重要的海上目标, 航空遥感影像的实时舰船目标检测在民用领域和**安全中均具有十分重要的意义和价值。以工程应用为背景, 重点对航空遥感影像的海陆分割和舰船检测两方面问题展开研究。利用灰度信息对遥感影像进行自适应阈值分割, 结合形态学算子和孔洞填充技术, 实现海陆分割; 利用舰船几何结构特征进行直线段检测, 结合K均值密度聚类技术, 完成舰船目标检测。实验结果表明: 针对海陆分割任务, 陆地检测率为95.8%, 陆地检测错误率为5.7%, 陆地检测正确率为94.4%; 针对舰船目标检测任务, 检测准确率为94.1%, 检测虚警率为3.9%。可以较好地将影像中的海洋区域和陆地区域分割成两个相互独立的部分, 分割效果理想; 同时可以快速地完成舰船目标检测, 准确率高, 虚警率低, 具有运算简单、易于工程实现等特点。

针对近海复杂地形下海陆风对大气湍流特性的影响,在深圳市杨梅坑环境生态中心开展了大气湍流观测实验,利用温度脉动仪、超声风速仪和测风雷达获得了大气折射率结构常数、大气声虚温、风速风向廓线等时间序列数据。通过分析海陆风对大气湍流的功率谱、各向同性和湍流动能耗散率的影响发现,较陆风条件,湍流在海风条件下发展得更为充分。海风条件下各向同性系数接近甚至等于1的频率范围为0.05~50 Hz,速度功率谱幂率均接近-5/3;陆风条件下,只有0.8~10 Hz频率范围内的大气湍流在极短时段表现出局部各向同性,速度功率谱幂率均严重偏离-5/3且整体偏大,平均值在-1.3左右。海陆风条件下湍流动能耗散率与湍流强度呈线性关系,温度脉动仪和超声风速仪测得的数据拟合斜率分别为1.1、0.76和0.73、0.28。研究结论为深化海洋环境下的激光传输研究提供了一定的参考。

针对复杂海陆环境中的无线信号传播预测问题, 研究了适用于抛物方程的信号时延与到达角估计方法。将自由空间中抛物方程轴向波前信号视为本地副本信号, 然后利用信号的自相关特性, 将接收信号与副本信号进行互相关运算, 最后通过相关函数的峰值检索, 得到脉冲信号在复杂环境中传播的附加时延。采用数值算例, 验证了该方法的正确性和有效性。此外, 采用多重信号分类算法, 由抛物方程构建接收阵列的协方差矩阵, 并对其进行特征值分解, 然后利用信号子空间和噪声子空间的正交性, 实现复杂环境中的信号到达角估计。仿真结果表明, 相比于传统的平面波谱方法, 该方法具有更高的多径分辨率。基于上述方法, 并结合数字地图, 在典型的海陆环境中进行了仿真实验, 分析了蒸发波导对脉冲信号传播时延和到达角的影响。

红外遥感图像舰船目标检测在军舰探测、精确制导等军用领域以及海面搜救、渔船监测等民用领域具有极其重要的战略意义。本文回顾了红外遥感图像的发展历程, 总结了舰船遥感图像的特点及其图像处理的难点。着重分析了海陆分割和海洋背景图像预处理的研究现状, 对舰船检测算法进行了总结和归纳, 在此基础上对各种算法进行比较并指出其适用性和优缺点, 最后对其未来发展趋势进行了展望。

海陆分割在提高SAR图像舰船目标检测精度方面具有十分重要的意义。针对传统算法不能很好地对SAR图像进行海陆分割, 提出了基于改进SLIC超像素分割和分层区域合并准则(HSWO)的海陆分割算法。针对SAR图像统计特性, 首先对SLIC超像素分割和HSWO算法模型分别进行改进,然后用SLIC超像素分割算法对图像进行超像素分割, 并按照分层区域合并准则对超像素块进行聚类, 最终实现海陆分割。实验表明, 所提出的改进模型具有较高的处理精度和处理效率, 相比于其他算法更适用于SAR图像的海陆分割, 具备一定的工程应用价值。

针对国产机载激光雷达测深系统海陆波形分类识别的需求, 基于多通道海洋激光雷达波形数据的特点, 通过提取多通道波形的特征参数, 采用支持向量机的方法构建分类模型对海陆波形进行分类。通过检验结果证明, 该分类方法总体精度和Kappa系数分别达99.03%和0.9805。该方法海陆波形分类精度满足工程应用需求, 适用于国产机载激光雷达测深系统的波形分类处理, 为后续深度计算过程中水体介质光速校正和潮汐波浪改正奠定基础。