论文部分内容阅读
随着北冰洋海冰不断缩减，北冰洋航路通航成为可能，北冰洋复杂的天气和海洋环境，使北冰洋航路商业化运行仍然存在困难，其中海冰是阻碍北冰洋航路通航最重要的自然因素。虽然我国已经通过多次北极科学考察活动，获取了北极的部分观测资料，但是制定北极战略需要大量的长期宏观的科学数据和素材。卫星遥感技术具有高效率、低成本和大尺度等特点，是获取北极海冰及其它相关环境因素信息的首选手段。
风云三号气象卫星上搭载的中分辨率光谱成像仪(FY-3/MERSI)扫描范围大且观测周期短，一天之内可多次获得极地同一地区的观测数据，且具有较高空间分辨率，在北冰洋海冰运动变化监测方面具有显著优势。
本文以弗雷姆海峡为研究示范区，利用FY-3/MERSI序列图像，建立了完整的动态监测北冰洋海冰运动变化的方法和技术流程，系统地研究了海冰的识别、定位、特征参数提取和运动跟踪方法，并分析总结了夏季海冰特征参数和运动速度的变化情况。主要研究内容及创新点如下:
1)海冰识别方法。利用海冰与云、海水在可见近红外波段的光谱特征差异，建立FY-3/MERSI图像的海冰识别模型，本文提出的海冰识别方法降低了薄云对海冰识别的影响，保留更多地海冰像元;采用最大类间方差阈值法逐幅图像自动寻找最佳分割阈值，提高了海水识别精度，因此能更加准确识别冰水混合区域内的海水和海冰像元，完整地保留了海冰分布细节信息。
2)独立浮冰提取和定位方法。本文提出了分区域双峰阈值分割与梯度差分相结合的方法，该方法克服了图像对比度的区域性差异给独立浮冰提取造成的困难，提取结果与其它方法进行比较，结果证明该方法有效可行，不仅保留了完整的独立浮冰信息，同时有效去除独立浮冰之间的浮冰碎屑，进一步计算独立浮冰的重心，成功完成独立浮冰的定位。
3)海冰特征参数变化规律分析。根据海冰识别和独立浮冰提取结果，获取了研究示范区的海冰密集度、尺寸和形状参数，并且分析总结2011年和2012年两年6月到8月海冰特征参数的变化规律，两年夏季海冰特征参数变化规律一致，表现为海冰密集度和尺寸参数逐渐减小。
4)海冰运动跟踪方法。本文提出基于同名独立浮冰匹配的海冰运动跟踪方法，弥补了传统方法只能获取固定大小区域内所有海冰综合平均速度的缺点，能够准确计算每块独立浮冰的速度，通过分析独立浮冰之间运动速度的差异，更加全面详细地分析海冰运动特征以及海冰运动与海冰特征参数之间的相关关系。