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海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频繁发生给我国经济带来了巨大损失,因而迅速、有效地监测海洋环境的变化,及时地督促海洋污染的治理,将损失降至最低,显得尤为重要。随着遥感技术的不断发展、传感器性能的不断改善,遥感技术已经成为大范围快速对海观测最具优势的手段。因此,应用海洋遥感技术,对海洋环境进行监测具有重大的研究意义和现实意义。
但由于海洋是由不断运动的水体组成,海洋环境与陆地、大气环境存在很大的不同,此外,遥感监测有其自身特点,受制于海陆反差大、海水低反射率背景下弱信息提取和信号耀斑等,再加上海洋现象的动态性要求快速、持续监测,都导致海洋遥感实际应用的难度加大。论文通过大量的影像的实例分析,探讨了卫星遥感在渤海区域的监测能力,分析渤海不同环境背景、季节变化所呈现出的影像特征,在此基础上进一步探讨卫星影像快速异常处理的可行性。
本文具体比较了不同卫星影像的海洋监测优劣,分析了基于MODIS数据进行卫星遥感影像海洋监测能力评估的可行性,并以渤海为研究区,依据MOD35源数据,统计分析MODIS影像渤海覆盖率及云覆盖面积百分比,对MODIS数据渤海区域监测能力进行了评估,表明了渤海常规、季节性以及应急等诸种海区要素监测的不同效果,弥补了以往类此工作的迟后性。
根据MODIS数据渤海监测能力评估结果,得出了基于长时间序列MODIS数据提取渤海MODIS影像季节变化特征的可行性。通过对大量渤海MODIS1B数据的彩色合成图、影像分层图以及渤海背景资料的分析,得出了渤海各海区不同环境背景、季节变化所呈现的影像特征。由于渤海悬浮物水平分布特点十分稳定,本文选取了渤海不同海区不同季节典型影像建立渤海MODIS影像标准库。
由于二类水体光学性质的复杂性,仅靠基于应用目标的反演算法提取低反射率背景下的弱异常信息难度较大。本文以渤海标准库影像为基准,对渤海海区动态影像进行变化检测。考虑背景环境、噪声等的影响,分析光谱变化成因以探测渤海遥感影像的可疑异常信息,根据异常信息探测结果指导该异常区域的精细判读,实现异常信息的提取。本文最后以短时出现的溢油和具有较长时间变化过程的海冰为例,开展了渤海异常信息遥感快速检测的试验和实现的技术途径,提取了渤海溢油信息以及海冰的动态变化过程,效果良好。