[发明专利]一种基于遥感图像的冰川流速可视化提取方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感图像的冰川流速可视化提取方法，步骤为：S1，收集冰川某一选定区域不同时间点的光学遥感图像，对每幅图像进行不同波段组合，识别并选择特征区域；S2，对步骤S1所得每幅图像中冰川特征区域进行边界提取，标识特征区域的质心位置，根据时间序列将不同时间点的冰川特征区域质心位置进行对比，得出冰川特征区域质心的变化趋势；S3，根据S2所得冰川特征区域质心的变化趋势进行矢量化计算，得冰川流速矢量值。与现有技术相比，本发明提供的基于遥感图像的冰川流速可视化提取方法，相对于现有的光学遥感监测法可简单高效的将冰川遥感图像转化为冰川位置变化参数，结果可靠，可用于验证自动匹配方法获取结果。

技术领域

本发明涉及冰川流速监控领域，特别涉及一种基于遥感图像的冰川流速可视化提取方法。

背景技术

随着全球气候变暖，冰川对全球气候变化的影响日益显著，冰川影响气候的变化首先反 映在冰川的物质平衡变化上，其次是冰川的温度、运动特征等一系列变化上。冰川厚度和冰 川表面流速是冰流通量两个最主要的影响因素，是冰盖物质平衡估算的重要参数。此外，由 于冰川流动而导致冰川位置、形状的改变，对于科考中合理避开冰崩、冰裂，选择安全冰上 穿越路径等，有着非常现实的意义。同时，研究冰川流速以便掌握冰川的运动规律，还可为 人类将来利用这些冰川(淡水库)提供理论支撑。

关于冰川表面流速监测方法，主要分为实地观测法和遥感监测法，实地观测法主要有标 志测量法(如花杆测量)和GPS现场观测法，遥感监测法主要分为光学遥感监测和微波遥感 监测。实地观测法虽然精度很高，但观测成本高昂，且冰川很多地区自然条件十分恶劣，所 以观测数据的获取成为其最大的制约因素。遥感监测法主要优势在于大面积、长时效的掌握 某区域的冰川流动状况，但其缺点是精度不高。

目前，现有的光学遥感监测法主要是运用图像特征跟踪及相关性计算，利用两个时相光 学影像上的决口疤痕和雪沙丘等表面特征点作为特征匹配的条件以进行图像特征跟踪及相关 性计算，以这些特征点的位移速度推算该区域的冰川流速。特征跟踪作为光学遥感数据研究 冰川流动的主要方法之一，针对它的研究主要集中在图像匹配方法上。匹配方法如NCC(基 于空间域的归一化互相关计算)、CCF(快速傅里叶变换的基于频率域互相关计算)、PC(快 速傅里叶变换的基于频率域相位相关计算)、CCF-O(图像匹配基础上的快速傅里叶变换的基 于频率域互相关计算)、PC-O(图像匹配基础上的快速傅里叶变换的基于频率域相位相关计 算)或COSI-CORR(光学遥感图像的特征匹配及互相关计算)[陈军，柯长青.南极冰盖表面 冰流速研究综述，极地研究.2015，27(1)：115～124]，但上述方法均为基于自动匹配的方法进行 改进，自动特征匹配方法是根据一定的遥感图片选定的搜索窗口的大小，在该特定大小的窗 口内选取某一特征点，再在另一遥感图片中根据灰度或相关系数自动进行匹配，匹配所得的 点无法确认是否为同一点(搜索窗口固定，若选定的窗口过小可能该搜索窗口中未出现该特 征点，若选定的窗口过大可能该搜索窗口中出现多个自动匹配的特征点)。故现有技术提供的 计算机自动匹配方法无法识别完整的冰川表面特征区域，结果存在不确定性，甚至匹配错误。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于遥感图像的冰川流速可视化提取 方法，该方法相对于现有的光学遥感监测法可简单高效的将冰川遥感图像转化为冰川位置变 化参数，结果准确。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

本发明所提供的一种基于遥感图像的冰川流速可视化提取方法，包括以下步骤：

S1)收集冰川某一选定区域不同时间点的光学遥感图像，对每幅图像进行不同波段组合， 识别并选择特征区域，特征区域选自冰川表面人眼可识别的表碛覆盖块、冰面湖、裂隙等， 或高分辨率(1米或更高)遥感图像中巨大的漂砾，以该特征区域在冰川上能保持相对稳定为 准；