[发明专利]一种海冰体积的遥感估算方法

摘要

本发明公开了一种海冰体积的遥感估算方法，步骤包括从CryoSat‑2数据中提取经纬度及对应浮冰出水高度、积雪深度和海冰密集度信息；下载海冰类型数据，并提取经纬度和海冰类型信息；将上述数据进行匹配并转换为矢量数据；通过投影变换、栅格转换和空间重采样、掩膜提取处理，获得浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度和海冰类型栅格数据；对一年冰和多年冰赋予不同的海冰密度参数，通过流体静力学模型估算每个像元的海冰厚度；像元的实际面积大小乘以该像元对应的海冰密集度以及海冰厚度，最终得到整个海域的海冰体积。本方法考虑了积雪深度、积雪密度、一年冰和多年冰密度的差别对海冰厚度反演结果的影响，进而提高了海冰体积的估算精度。

主权项

一种海冰体积的遥感估算方法，包括以下步骤：第一步、准备数据，并对数据进行提取和筛选，包括如下两个方面的内容：Ⅰ.下载CryoSat‑2卫星SAR模式L2I级数据产品，并提取经纬度坐标、浮冰出水高度、雪深和海冰密集度信息，并根据指示性参数剔除不可用的数据；II.下载对应时间和空间范围的欧洲气象卫星应用组织海洋海冰应用中心的海冰类型数据，获取海冰类型信息以及对应的经纬度信息，所述海冰类型分为一年冰和多年冰；第二步、分别将上述提取的浮冰出水高度、雪深、海冰密集度以及海冰类型信息与对应的经纬度坐标进行匹配，并将匹配好的数据转换成矢量点数据；第三步、获取浮冰出水高度栅格数据、雪深栅格数据、海冰密集度栅格数据和海冰类型栅格数据，并将上述栅格数据转换为25km×25km的空间分辨率；第四步、以浮冰出水高度栅格数据为掩膜对海冰类型栅格数据进行处理，获得CryoSat‑2数据覆盖范围内浮冰的海冰类型；第五步、通过流体静力平衡公式计算每个像元的海冰厚度值H_i，并生成海冰厚度的栅格数据，公式表达如下，$H_i=\frac{{\mathrm{\ρ}}_w}{{\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_i}{F}_i+\frac{{\mathrm{\ρ}}_s}{{\mathrm{\ρ}}_w-{\mathrm{\ρ}}_i}{H}_s$其中，ρ_w、ρ_i和ρ_s分别是海水密度、海冰密度和海冰上覆盖积雪的密度，F_i为浮冰出水高度，H_s为海冰上的积雪深度，一年冰和多年冰具有各自的海冰密度值；第六步、每个像元所代表的实际面积乘以该像元对应的海冰密集度及海冰厚度值，得到该像元对应的海冰体积，所有像元的海冰体积累加，得到整个海域的海冰体积，公式表达如下：$V=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}(S\×C_j\×H_j)$其中V表示整个海域的海冰体积，C_j、H_j分别代表第j个像元的海冰密集度和海冰厚度，S为像元的实际面积，即像元的空间分辨率，n为像元总个数。本方法数据准备阶段利用MATLAB软件对数据进行了提取、筛选、匹配和矢量转换，以便利用ArcGIS进行后续的处理，使得处理过程更加高效准确。