一种海冰灾害的遥感监测评估方法技术

本发明专利技术属于视觉检测技术领域，公开一种海冰灾害的遥感监测评估方法，包括以下步骤：对卫星数据进行预处理；分区进行云检测阈值设置和判识，进行云掩膜处理；利用红绿蓝三通道的遥感观测值生成一幅真彩色合成图；根据极轨卫星和海洋卫星的L1级遥感监测数据，通过对原始DN值进行波段运算，获取可见光通道的反射率和红外通道的亮温值，结合NDSI的计算公式，获得NDSI阈值，得到初步的海冰信息二值化结果；根据初步的海冰信息二值化结果，多卫星判识文件融合后，手动勾选生成海冰包络线，计算海冰密集度、覆盖面积、覆盖范围、外缘线距离海岸距离；将海冰外缘线导出，导入，进行多时次过程分析。本发明专利技术可以及时预警，采取防控策略，降低灾害带来的损失。害带来的损失。害带来的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种海冰灾害的遥感监测评估方法


[0001]本专利技术涉及视觉检测
，特别涉及一种海冰灾害的遥感监测评估方法。

技术介绍

[0002]黄海北部近岸海域，每年的冬季都会有海冰出现，冰情因气候条件不同而有所差异。在异常寒冷的冬季，黄海北部沿岸港口和航道会被海冰封锁，海上生产被迫停止，造成严重经济损失。就海冰的观测手段而言，目前主要依赖固定观测站、沿岸海冰调查和破冰船走航调查，获得一定的海冰信息，但是现有技术手段难以获得实时、大面积的观测数据，而这些正是海冰灾害预警预报的重要依据。
[0003]以往基于卫星遥感的海冰判识监测方法精度较低，同时海洋灾害监测系统也存在自动化程度低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种海冰灾害的遥感监测评估方法，以解决现有技术中海冰判识监测方法精度较低、自动化程度低的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种海冰灾害的遥感监测评估方法。
[0006]在一些可选实施例中，一种海冰灾害的遥感监测评估方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(a)，对卫星数据进行预处理，包括数据投影转换、多幅数据拼接、大气校正，合成为彩色图像输出；
[0008]步骤(b)，分区进行云检测阈值设置和判识，进行云掩膜处理；
[0009]步骤(c)，利用红绿蓝三通道的遥感观测值生成一幅真彩色合成图；
[0010]步骤(d)，根据极轨卫星和海洋卫星的L1级遥感监测数据，通过对原始DN值进行波段运算，获取可见光通道的反射率和红外通道的亮温值，结合NDSI的计算公式，获得NDSI阈值，得到初步的海冰信息二值化结果；
[0011]步骤(e)，根据初步的海冰信息二值化结果，多卫星判识文件融合后，手动勾选生成海冰包络线，计算海冰密集度、覆盖面积、覆盖范围、外缘线距离海岸距离；
[0012]步骤(f)，将海冰外缘线导出，导入，进行多时次过程分析。
[0013]可选地，所述大气校正的具体步骤如下：
[0014]首先，读入多通道扫描成像辐射计的L1级数据；
[0015]然后，对原始反射率数据进行大气订正，最后输出彩色合成图；在大气订正过程中，利用像元的地理经纬度信息对标准大气分子散射光学厚度进行高度修正，获得像元的气溶胶光学厚度；光学厚度与太阳天顶角、卫星天顶角共同计算得到大气透过率和大气吸收率，光学厚度计算得到大气反照率S，光学厚度与像元的观测几何太阳天顶角、卫星天顶
角、相对方位角共同计算出大气瑞利散射反射率；然后，利用上述大气透过率和吸收率、大气反照率、大气瑞利散射反射率三个量修正大气散射对像元的影响，得到地面反射率；修正后的反射率数据合成为彩色图像输出。
[0016]可选地，云检测阈值设置、判识、云掩膜处理的具体步骤包括：
[0017]云检测阈值的设置根据不同的卫星数据采用不同的阈值判识方法，分别采用单通道阈值或多通道阈值法来进行判定；对于MODIS数据采用的是0.620
‑
0.670通道反射率大于15、10.78
‑
11.28通道亮温小于285以及0.841
‑
0.876通道和0.620
‑
0.670通道的反射率差小于0位有云；对于FY3D MERSI数据采用的是0.47通道反射率大于20和10.8通道亮温小于285以及0.55通道和0.47通道的反射率差小于0为云；对于HY1C CZI数据的阈值参数是0.65通道值小于0.2及0.46通道值小于0.12为云；对于HY1C COCTS数据采用的是0.49通道值大于0.23和0.52通道值大于0.25为云；
[0018]将判识出来的有云像元进行云剔除，进行掩膜剔除处理。
[0019]可选地，利用通道判识，基于目视解译套索选定感兴趣区域，分区域设定NDSI阈值。
[0020]可选地，分区域设定NDSI阈值的具体过程为：基于目视解译套索选定感兴趣区域，选中该区域内的全部海冰像元，获取全部海冰像元内的最小NDSI值，即为分割海冰与海水的NDSI阈值，其他区域依照同样方法分割海冰与海水。
[0021]可选地，通过计算非掩膜区域的积雪差分指数，获得NDSI阈值。
[0022]可选地，海冰密集度计算步骤如下：
[0023]步骤(e1)，基于海冰识别结果，逐像元计算海冰像元的海冰密集度；
[0024]步骤(e2)，以海冰像元为中心，取51*51窗口大小，统计该窗口内的海冰个数，当该窗口内海冰像元数小于等于10个时，认为该像元海冰密集度为0；
[0025]步骤(e3)，当该窗口内海冰像元数大于10时，统计海冰像元的概率密度函数，最小值为0，直方图个数为121，间隔为0.02，对直方图进行5个步长的滑动平均，计算滑动后概率密度函数最大值对应的反射率，作为纯净海冰像元反射率值，再计算该像元的海冰密集度。
[0026]可选地，海冰密集度的计算公式如下：
[0027]IceCon＝(R
‑
R_water)/(R_ice
‑
R_water)
[0028]其中，IceCon为海冰密集度，R为MODIS第四波段/FY3D第六波段反射率，R_ice与R_water为纯冰与纯水像元的反射率。
[0029]可选地，多卫星判识文件融合的步骤为：针对不同载荷的判识结果，做一个最大判识结果的融合。
[0030]本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0031]本专利技术实施例采用了国内外多颗遥感卫星对海冰进行动态监测，可以及时预警，采取防控策略，降低灾害带来的损失，可为海岸带地区的灾害监测与生态风险评价发挥重要作用。
[0032]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0033]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0034]图1是根据一示例性实施例示出的一种海冰灾害的遥感监测评估方法的整体结构示意图。
具体实施方式
[0035]以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海冰灾害的遥感监测评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(a)，对卫星数据进行预处理，包括数据投影转换、多幅数据拼接、大气校正，合成为彩色图像输出；步骤(b)，分区进行云检测阈值设置和判识，进行云掩膜处理；步骤(c)，利用红绿蓝三通道的遥感观测值生成一幅真彩色合成图；步骤(d)，根据极轨卫星和海洋卫星的L1级遥感监测数据，通过对原始DN值进行波段运算，获取可见光通道的反射率和红外通道的亮温值，结合NDSI的计算公式，获得NDSI阈值，得到初步的海冰信息二值化结果；步骤(e)，根据初步的海冰信息二值化结果，多卫星判识文件融合后，手动勾选生成海冰包络线，计算海冰密集度、覆盖面积、覆盖范围、外缘线距离海岸距离；步骤(f)，将海冰外缘线导出，导入，进行多时次过程分析。2.根据权利要求1所述的一种海冰灾害的遥感监测评估方法，其特征在于，所述大气校正的具体步骤如下：首先，读入多通道扫描成像辐射计的L1级数据；然后，对原始反射率数据进行大气订正，最后输出彩色合成图；在大气订正过程中，利用像元的地理经纬度信息对标准大气分子散射光学厚度进行高度修正，获得像元的气溶胶光学厚度；光学厚度与太阳天顶角、卫星天顶角共同计算得到大气透过率和大气吸收率，光学厚度计算得到大气反照率S，光学厚度与像元的观测几何太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角共同计算出大气瑞利散射反射率；然后，利用上述大气透过率和吸收率、大气反照率、大气瑞利散射反射率三个量修正大气散射对像元的影响，得到地面反射率；修正后的反射率数据合成为彩色图像输出。3.根据权利要求1所述的一种海冰灾害的遥感监测评估方法，其特征在于，云检测阈值设置、判识、云掩膜处理的具体步骤包括：云检测阈值的设置根据不同的卫星数据采用不同的阈值判识方法，分别采用单通道阈值或多通道阈值法来进行判定；对于MODIS数据采用的是0.620
‑
0.670通道反射率大于15、10.78
‑
11.28通道亮温小于285以及0.841
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0.876通道和0.620
‑
0.670通道的反射率差小于0位有云；对于FY3D MERSI数据采用的是0.47通道反射率大于20和10....

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静雯，王其翔，吴志宏，董文隆，张聿柏，宿子琪，
申请(专利权)人：山东省海洋预报减灾中心，
类型：发明
国别省市：