Развитие и валидация метода дистанционного измерения двумерных пространственных спектров ветровых волн

Пространственно-спектральная обработка оптического изображения позволяет восстановить пространственный спектр уклонов морских волн - градиентов поля возвышений для определенного направления, определяемого законами геометрической оптики (Bondur, Murynin, 2021).

Чтобы полностью восстановить пространственный спектр поля возвышений морских волн необходима информация о двух или более спектрах уклонов, соответствующих различным направлениям. Это возможно, если использовать многопозиционный метод, включающий одновременную обработку двух или более изображений, имеющих отличающиеся условия формирования поля яркости и, как следствие, отличающиеся градиенты освещенности поверхности (Bondur, Murynin, 2021). При обработке одиночного спутникового изображения многопозиционный метод не может быть применен, поскольку высота съёмки значительно превышает размер исследуемого участка поверхности и геометрические условия практически не изменяются в пределах такого изображения. В таких условиях двумерный спектр возвышений не удается полностью восстановить в пределах узкого углового сектора, где наблюдается дефицит информации о волнении. Поэтому актуально развитие методов, позволяющих обходить имеющиеся ограничения и определять угловое распределения угловой энергии даже по одиночным спутниковым изображениям (Bondur et al., 2022).

В работе предложено развитие метода восстановления двумерных пространственных спектров возвышений морского волнения по спутниковым изображениям высокого разрешения, позволяющее оценивать угловые распределения ветровых волн.

Валидация развитого метода выполнена по результатам комплексного эксперимента, который включал спутниковую съемку акватории Черного моря оптической аппаратурой высокого разрешения и подспутниковые измерения в контролируемых условиях, со стационарной океанографической платформы. Было проведено восстановление пространственного спектра волнения по спутниковому изображению; сопоставление с результатами измерения частотно-углового спектра по контактным данным, полученным с помощью решетки струнных волнографов. Установлено, что результаты измерений дистанционным и контактным методами, согласуются в диапазоне длинам волн от 3 до 30 м.