[发明专利]基于广义高斯模型的FY-3数据的海冰分布探测方法

说明书

本发明涉及一种基于广义高斯模型的FY‑3数据的海冰分布探测方法，步骤包括：获取FY‑3 MWRI一级数据，对数据进行辐射校正、陆地提取、数据拼接、计算19GHz频段极化差、获取海水和海冰分类最佳阈值，通过最佳阀值对海冰与海水进行判别分割；最终确定海冰分布；本发明基于FY‑3 MWRI 19 GHz的极化差结合广义高斯模型的海冰分布探测方法，对北极海冰分布情况进行反演研究。通过对比不同频段的极化差异特性，最终发现在19GHz频段附近海冰与海水的极化差异比较明显，并且相对于高频率的波段19GHz受天气影响较弱，因此选取合适的阈值可将海冰信息准确详细提取出来，最后利用广义高斯模型确定最佳分类阈值，最终得到基于FY‑3 MWRI数据的北极海冰分布结果。

技术领域

本发明属于卫星遥感技术领域，尤其涉及一种基于广义高斯模型的FY-3数据的海冰分布探测方法。

背景技术

FY-3 MWRI(风云3卫星)是我国自主研发的新一代极轨气象卫星。

目前对于海冰分布的研究方法与成果较为丰硕。从算法研究上来看，目前比较成熟的海冰密集度反演算法有：Cavalieri等提出的NASA TEAM算法[Cavaliers D,GloersenP and Campbell W.1984.Determination of sea ice parameters with the Nimbus7SMMR.,Journal of Geophysical Research:Atmospheres,89(D4):5355-5369[DOI:10.1029/JD089iD04p05355]]，Comiso等利用基本能量运输方程和海冰发射率在不同频段的不同特征提出Bootstrap算法来计算海冰密集度[Comiso JC.1986.Characteristics ofarctic winter sea ice from satalllta multispectral microwaveobservations.Journal of Geophyspheric research:Oceans,91(C1):975一994[DOl:10.1029/JC091iCO1p00975]]，Lomax等提出了利用SSM/I85.5GHz的数据来计算海冰密集度的Lomax算法[Lomax,A.S.,D.Lubin,and R.H.Whritner.The potential forinterpreting total and multiyear ice concentrations in SSM/I 85.5GHzimagery.Remote Sensing of Environment,1995,54:13-26]，ASI算法(ARTIST Sea Icealgorithm)是1998年在“北极辐射和湍流交换的研究”项目中产生的，并且基于Svendsen等人的接近90GHz频段的海冰反演算法[Svendsen,E.,C.Mauler,T.C.Grenfell.A modelfor retrieving total sea ice concentration from a spaceborne dual-polarization passive microwave instrument operating near 90GHz,InternationalJournal on Remote Sensing,1987,8:1479-1487]。对于海冰分布算法的研究，目前提出较多的都是基于光学数据的。例如，Su等研究了基于卫星图像光谱特性的海冰探测方法[Su Hand Wang Y.Using MODIS data to estimate sea ice thickness in the Bohai Sea(China)in the 2009-2010winter[J].Journal of Geophysical Research(Oceans)，2012,117(C10):1-6.]；张娜等提出基于CART(Classification And Regression Tree)决策树方法的MODIS数据海冰反演方法[张娜,张庆河.基于CART决策树方法的MODIS数据海冰反演[J].海洋通报,2014,33(3):321-327.]；周颖等利用FY-3卫星遥感数据提取了北冰洋的海冰分布信息[周颖,巩彩兰,胡勇,等.风云三号MERSI数据提取北极海冰信息方法研究[J].大气与环境光学学报,2013,8(1):53-59.]；郭衍游等利用MODIS数据反演了渤海海冰的分布状况[郭衍游,焦明连.利用MODIS数据反演渤海海冰分布[J].淮海工学院学报,2010,19(1):84-87]。由于光学数据受天气影响严重以及夜晚不能成像，所以对于整个北极区域的大范围，长时间序列的反演，光学数据远远没有微波数据优势大，运用微波数据监测海冰信息变得尤为迫切。目前应用微波数据大面积反演海冰分布的研究较为稀少，应用FY-3 MWRI数据海冰分布的反演更是鲜有。