[发明专利]一种海冰表面积雪厚度的遥感估算方法

说明书

本发明涉及一种海冰表面积雪厚度的遥感估算方法，首先将美国陆军寒带研究与工程实验室提供的IMB海冰物质平衡浮标积雪厚度的实测数据矢量化，得到月尺度的实测积雪厚度。其次将美国雪冰数据中心提供的AMSR‑2亮温影像进行通道组合运算，并分别与IMB一年冰实测数据和多年冰实测数据进行空间匹配，拟合得到10种亮温组合方式与积雪厚度的关系，选择相关性最佳的组合确定估算一年冰和多年冰表面积雪厚度的模型。借助OSI SAF海冰类型数据区分不同海冰类型，针对不同海冰类型采用不同模型得到长时间序列北极海冰表面积雪厚度。上述即为本发明提出的海冰表面积雪厚度的遥感估算方法，该方法提高了北极海冰表面积雪厚度的估算精度。

技术领域

本发明涉及一种海冰表面积雪厚度的遥感估算方法，属于遥感地学应用技术领域。

背景技术

海冰表面积雪高的反射率和低的导热性能有效阻碍海冰和大气的热量交换，对地球表面能量平衡起着重要的作用。另外海冰表层积雪厚度是测高卫星反演海冰厚度的重要输入参数之一，积雪厚度的变化也能直接反映海冰厚度的变化，其精度直接影响海冰厚度的估算精度。准确估算海冰表面积雪厚度，为精确估算海冰厚度和海冰体积提供可靠参数，为北极航道的通航性提供参考。

海冰表面积雪厚度先后经历了站点测量、浮标测量、走航测量、航空测量和被动微波遥感测量。相比于前四种方法只能获得空间有限的海冰表面积雪厚度，遥感测量可以获得长时间序列大尺度的测量结果，有利于分析积雪厚度变化特征。

被动微波遥感提供了亮温观测资料，为研究积雪厚度反演模型奠定了基础。海冰表面积雪厚度与亮温之间存在一定的相关性，对不同频率不同极化方式的亮温资料进行组合，找到一个关系最佳的组合方式确定积雪厚度反演模型，并且不同海冰类型采用不同的积雪厚度模型，满足不同海冰类型表面积雪厚度的估算要求，提升了积雪厚度估算精度。对准确估算海冰厚度、体积和分析海冰变化具有重要的应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前常用的遥感手段获得的积雪厚度模型只适用于一年冰的局限，提出一种海冰表面积雪厚度的遥感估算方法，采用IMB实测资料进行建模，有效的实现不同海冰类型采用不同的估算模型，大大提高了海冰表面积雪厚度的估算精度。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：海冰表面积雪厚度的遥感估算方法，包括以下步骤：

第一步、选取一年冰和多年冰上的IMB浮标数据；

第二步、将IMB浮标数据进行矢量化，获得投影坐标系下浮标点的实测积雪厚度和经纬度信息；

第三步、将AMSR-2产品的亮温数据进行通道组合运算，提出10种通道组合方式，制作通道组合的TIFF影像；

第四步、根据浮标点经纬度信息将IMB实测积雪厚度与通道组合的TIFF影像进行匹配；

第五步、对所有通道组合值与实测积雪厚度进行回归拟合，并计算不同通道组合值和实测积雪厚度的相关性，将相关性最高的通道组合作为最优通道组合，与之对应的拟合参数作为积雪厚度估算方程的参数，从而确定最佳的一年冰和多年冰积雪厚度估算方程；

第六步、基于OSI SAF海冰类型数据，区分不同海冰类型，利用不同的估算方程计算不同类型海冰表面积雪厚度，利用均值滤波对初步得到的积雪厚度进行平滑去噪，得到最终的海冰表面积雪厚度。

本发明海冰表面积雪厚度的遥感估算方法，还具有如下特征：

1、所述第一步中IMB浮标选取方法是浮标工作时间包含结冰期(10-4月)中的至少3个月,以保证该浮标点具有足够的积雪厚度实测数据。

2、所述第二步中，IMB数据为CSV格式，利用ARCGIS对IMB原始数据进行矢量化操作，转化为shapefile格式，每隔25km执行重采样，时间分辨率为每月，投影统一为北极方位投影。Shape文件中包含了积雪厚度、经度和纬度信息。