基于SAR图像分类的北极海冰密集度研究

发布时间：2017-12-23 11:20

  本文关键词：基于SAR图像分类的北极海冰密集度研究　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着全球变暖,北极海冰正经历着前所未有的快速变化。北极夏季海冰范围也连续刷新了自有卫星观测以来的最低记录,出现在2012年9月16日的最低值(3.41×106km2),甚至可能是过去1450年以来北极九月份海冰范围最少的记录。在此背景下,北极海冰变化对我国气候和极端天气事件的重大影响逐渐显现；而北极新航线的开拓也为我国摆脱对单一能源通道的依赖、提升国家能源安全提供了机遇。因此北极海冰研究对于我国具有重要的经济价值和战略意义。利用合成孔径雷达(SAR)监测海冰具有全天时、全天候、高分辨率的优势,因此成为目前最重要的海冰遥感观测手段。本文通过订购的四景加拿大Radarsat-2卫星的单极化SAR图像,对北极东北航道上东西伯利亚海和楚科奇海交汇的关键区域的海冰密集度进行研究。同时与国产海洋二号(HY-2)卫星微波辐射计亮温数据反演的冰密集度、以及美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的专用微波成像仪/探测仪(SSMIS)冰密集度产品进行了对比分析。研究结果表明,SAR图像预处理中的Refined Lee滤波方法可以有效抑制斑点噪声,且不会造成图像中冰边缘轮廓的破坏而失真。K-means聚类算法可以实现SAR图像的自动分类,且其自动化程度和分类效果均优于ISODATA算法。对SAR、HY-2、SSMIS三种海冰密集度数据的对比结果显示：三种数据比较得到的标准差基本持平；HY-2和SSMIS的平均值差最小,SAR与SSMIS的平均值差最大；HY-2与SSMIS的相关系数最高,SAR和SSMIS的相关性与SAR和HY-2的相关性基本一致。数据之间的差异主要是由于不同卫星传感器的空间分辨率差异、开阔水域的波浪和夏季海冰表面的融池对SAR后向散射特性的影响、以及冰边缘区较大的水汽含量对HY-2反演算法的影响造成的。但从总体趋势来看,三种卫星遥感数据的空间分布趋势一致,海冰覆盖范围相符,表明利用本研究中处理SAR图像的步骤和方法最终提取海冰密集度是可行的,而国产HY-2微波辐射计亮温数据反演冰密集度的算法也是可靠的。本研究为利用高分辨率卫星遥感数据开展北极航道海冰监测、指导我国北极商业航运中的安全保障工作提供了重要基础；也对利用国产自主卫星资源发布业务化北极海冰数据产品、提升我国在北极海冰研究中的主动权具有积极意义。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P714.1;P731.15

【参考文献】

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本文编号：1323656