[发明专利]一种基于遥感影像光谱特征的一年生海冰分布信息提取方法

说明书

本发明涉及一种基于遥感影像光谱特征的一年生海冰分布信息提取方法，以Sentinel‑3 OLCI（海陆色度仪）影像数据为数据源，构建了一个以OLCI第20波段和第21波段大气顶层反射率（分别为b20和b21）为参数的新的海冰指数遥感模型，可直接用于渤海海冰分布信息的提取。本发明方法的海冰信息提取效果好，无需进行云层与陆地的腌膜，实现了海冰信息快速、便捷、准确地提取，为冬季渤海海冰遥感监测提供新的技术方法。

技术领域

本发明涉及遥感领域，特别是一种基于遥感影像光谱特征的一年生海冰分布信息提取方法。

背景技术

渤海是北半球最南端的冬季结冰海域，每年冬季都会出现不同程度的海冰现象。环渤海地区是中国重要的经济发展区域，经常性的渤海冰灾会对该区域经济造成很大影响，对水产养殖、港口航运、海上平台作业等构成严重威胁。渤海海冰的分布信息是反映冬季渤海冰情和区域气候变化的重要参数，其对海冰冰缘地区的海上活动有重要影响。为适应海洋开发和海洋减灾工作的需要，利用卫星遥感的宏观观测、实时动态、快速成像的优势开展渤海海冰监测至关重要，可很好的弥补实地观测稀疏、有限、成本高的不足。

作为新一代的光学遥感成像设备，Sentinel-3A卫星搭载的OLCI传感器能够进行长时间、持续、高频率的近岸水环境监测。OLCI以全分辨率模式运行，有小于3d的时间分辨率，空间分辨率为300m，扫描带宽为1270km，在可见光至近红外的400～1020nm波长范围有21个波段，具有较高的波谱分辨率。渤海水环境复杂，水体泥沙含量高，如何利用OLCI多光谱遥感数据，从繁多的地物类型中，消除其他地物类型(尤其浑浊水体)的干扰，准确地提取出海冰分布信息，更好地描述海冰分布的时空变化，可为冬季渤海海冰的遥感监测提供有力的技术支持。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于遥感影像光谱特征的一年生海冰分布信息提取方法，能够实现渤海海冰的快速准确提取。

本发明采用以下方案实现：一种基于遥感影像光谱特征的一年生海冰分布信息提取方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：获取OLCI(海陆色度仪)在结冰海区的遥感影像数据，并对影像数据进行预处理；选取影像中位于近红外波段的两个通道，其中心波长分别为940±10nm、1020±20nm；

步骤S2：根据新的海冰指数遥感模型对步骤S1获得的影像数据进行波段运算，得到海冰指数图像；

步骤S3：使用阈值分割的方法，根据判别式提取海冰像元，获得海冰范围分布图；其中，所述判别式为：

NDSII_OLCI＞R₀；

式中，R₀为分割阈值。

进一步地，步骤S1中，所述OLCI来自Sentinel-3卫星，所述遥感影像为OLCI的第20和第21波段的影像数据。

进一步地，步骤S1中，所述预处理包括：对影像数据进行辐亮度到反射率转换，将大气顶层辐亮度数据转化为大气顶层反射率数据；重投影；目标区域的裁剪。

进一步地，步骤S2中，所述海冰指数的计算采用下式：

NDSII_OLCI＝(b20-b21)/(b20+b21)；

式中，NDSII_OLCI为基于OLCI的新的海冰指数；b20、b21分别代表OLCI传感器第20波段和第21波段的大气顶层反射率。

进一步地，步骤S3中，所述分割阈值R₀的值为0。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明方法的海冰信息提取效果好，无需进行云层与陆地的腌膜，实现了海冰信息快速、便捷、准确地提取，为冬季渤海海冰遥感监测提供新的技术方法。