3.5 Tamura纹理特征法 19

3.6 基于距离的边缘频率法 20

3.7 本章小结 21

4 噪声分析 22

4.1 高斯噪声 22

4.2 椒盐噪声 23

4.3 随机噪声 24

4.4 乘性噪声 24

4.5 本章小结 25

5 实验分析 26

5.1 原始数据采集 26

5.2 海面粗糙度计算 27

5.3 实验结果分析 27

6 总结与展望 40

6.1 总结 40

6.2 展望 40

结论 41

致谢 42

附录 43

1 引言

1.1 研究背景及意义

海洋面积广阔，约为3.6亿平方公里，占地球表面积70.8%[1]。如此浩瀚的海洋孕育了地球上超过75%的生物，蕴藏着丰富的油气资源，以及大量的海洋可再生能源，而海洋丰富的水量也决定了它对地球的生态环境有着绝对作用。海洋是生命的起源地，对人类生产生活有着至关重要的作用。人类对陆地资源尤其是化石资源的开发已经进入后期，随着人口膨胀，能源消耗加快，产量增长空间极小，资源短缺，环境污染等问题加剧，海洋资源开发显得尤为重要。自20世纪60年代以来，海洋开发越来越受到国际社会的重视，开发手段多种多样，除了开采储量丰富的油气资源外，开发海上交通工具，利用可再生能源：风能、潮汐能、潮流能、波浪能等发电都受到了极大地重视。随着人类的发展，人们对于海洋的依赖越来越强，全球海洋研究科技投入也随之不断加大，近年来逐渐呈现出多学科互相交叉融合，高技术引领，可持续发展与向深海远海拓展的趋势[2]。因为海洋开发具有的重要战略意义，各海洋国家大力扶持，全球海洋工程和科技竞争激烈发展迅速。

为了实现海洋的可持续开发利用，首先必须对海洋水文要素有透彻的理解，包括海水温度、盐度、密度、海水透明度、水色、潮汐、潮流以及海洋波动等，其中海洋波动的形成原因众多，天体引力、风、表面张力等都会使海洋产生波动，而由海面风的作用产生的风生表面波就是海洋波动之一。海面粗糙程度反映了小尺度海面运动状况[2]，风生表面波可以用来描述这一参数。海面粗糙度直接影响着海洋与大气之间的能量交换，因此对该参数与海面动力特征关系的研究对于物理海洋的研究有着重要的意义。论文网

1.2 海面粗糙度

粗糙雷诺数、空气动力学粗糙长度和阻力系数是表征海面粗糙程度的三个物理量[3]，本文将基于空气动力学粗糙度展开。

1.2.1 空气动力学粗糙度概念

    空气动力学粗糙度是现代流体力学与大气边界层理论研究领域内的重要参数，表征了地面与大气的相互作用。当气流流经某地表时，由于地表不平整或者有其他障碍物，风离开地表后到达一定高度时，风速变为零，粗糙度就定义为此高度，描述了地表对风速及风沙状况的影响程度。由于粗糙元的不同，地表的粗糙度有很大的区别，根据粗糙元的类型，粗糙度可分为砂质、雪质、水质、砾石、植被粗糙度[4][5][6]。不同下垫面的空气动力粗糙度千差万别，山脉地形下的粗糙度达到10m以上甚至接近100m，城市中心在1m左右，而本文中所研究的开阔海的粗糙度精度为10-4m。