辽东湾海冰类型SAR响应分析

利用2005-2006年冬季辽东湾海冰双极化ENVISAT ASAR影像时间序列,分析了不同极化方式的ASAR影像对辽东湾海冰的探测能力,结果发现交叉极化图像由于其后向散射动态范围小,限制了其在辽东湾海冰分类中的应用。同时利用SAR图像,结合同步TM数据,开展辽东湾海域不同类型海冰的电磁特性响应分析研究,指出SAR能较好识别固定冰、平整冰和碎冰堆积区,但在探测初生冰时并不可靠,其探测结果与海冰生长阶段以及海冰周围环境条件有关,同时由于受分辨率限制并不能识别莲叶冰等海冰类型。

基于CryoSat-2的北极海冰类型分类

海冰类型是北极海冰监测中的重要变量,详细的海冰类型信息对冰情评估、气候预测和冬季海上交通管理等具有重要意义。CryoSat-2卫星携带先进的合成孔径雷达高度计,具有观测尺度大、能够全天时全天候观测的优势,是研究两极海冰变化的一种方法。本文使用CryoSat-2卫星SAR模式下波形数据识别北极海冰类型,采用阈值法、K-NN分类器和RF分类器3种分类方法,分别与脉冲峰值(PP)、回波功率最大值(MAX)、前缘宽度(LEW)、后缘宽度(TEW)、栈标准差(SSD)、堆叠峰度(SK)6种波形特征参数组合,并与AARI提供的北极冰况图进行对比分析,从而得到分类器与波形特征参数的最优组合,提高波形分类精度。

基于HY-1C/1D卫星的辽东湾海域海冰监测研究

利用HY-1C/1D卫星数据对辽东湾海域进行了海冰监测研究,包括海冰类型划分与选取、结合光谱特征和纹理特征的最优特征集选取,基于支持向量机分类方法进行海冰分类,并进行了变化规律和影响因素分析,极大提升了海冰监测空间尺度和范围尺度,丰富了海冰监测的形式,最终制作完成了多期海冰分类图件和海冰监测影像图件,满足海洋预警部门日常的预警预报工作。

高分辨率全极化合成孔径雷达数据海冰二次分类方法研究

随着高分辨率全极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像的大量出现,传统分类方法因所得分类结果中包含斑点噪声,导致分类精度大大降低,因而利用基于伴生关系的二次分类方法对辽东湾RADARSAT-2卫星的海冰SAR影像进行分类,并将所得分类结果与专家解译分类结果和经典的基于H-α分解的Wishart监督分类结果进行对比,证明本方法可以消除斑点噪声的影响,同时具有较好的视觉效果和较高的分类精度。

基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰体积估算方法

近30年来,北极海冰正发生着剧烈的变化。海冰体积是量化海冰变化的重要指标之一。本文以2015年CryoSat-2卫星测高数据和OSI SAF海冰类型产品为基础。提取了浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度、海冰类型等属性信息,通过数据内插、投影变换、栅格转换、空间重采样等工作将海冰属性信息统一为25km×25km分辨率的栅格数据集。根据流体静力学平衡原理,逐个估算栅格像元对应的海冰厚度值,将其与对应的海冰面积相乘,估算了北极海冰密集度大于75%海域的海冰体积,并分析了海冰厚度和体积的月变化和季节变化特征。用NASA IceBridge海冰厚度产品对反演的海冰厚度进行验证。结果表明二者相关系数为0.72,有较高的一致性。北极海冰平均厚度春季最大,夏季最小,分别约为2.99m和1.77m,最厚的海冰集中在格陵兰沿岸北部和埃尔斯米尔半岛以北海域。多年冰平均厚度大于一年冰。冬季海冰体积最大,约为23.30×103 km3,经过夏季的融化,减少了近70%。一年冰体积季节波动较大,而多年冰体积相对稳定,季节变化不明显。

极地海冰环境分析

随着新极地科考破冰船的设计建造以及人们对北极航道的关注不断升温,极地海冰环境分析与跟踪显得非常必要。文章对该类船舶营运区域的海冰环境、船级社冰级定义以及风险评论进行分析,指出其中的关键要素,可为极地船舶设计提供参考。

结合凝聚层次聚类的极化SAR海冰分割

针对全极化高分辨率合成孔径雷达(SAR)多噪声的特点,选择合适的海冰SAR影像纹理特征量,并基于凝聚层次聚类的思想,提出一种全极化SAR海冰分割方法。将该方法的结果与K-Means、迭代自组织聚类(ISODATA)和模糊C均值算法等经典分割方法相比较,发现该方法的碎斑明显减少,且分割结果较为准确,证明了该方法的有效性。

雷达海冰监测系统与数值预报技术在辽东湾冰区作业中的应用

利用航海雷达在辽东湾冰区石油平台上,现场实时进行海冰观测;雷达监测海冰系统,针对海冰类型识别及对应冰厚度、流冰漂移速度、方向、冰边缘线等要素进行观测;应用统计模式分类法,对雷达观测的海冰数据进行分类、验证,其海冰分类识别结果标准率达80%以上,同时开展现场流冰跟踪数值预报业务,检验了现场雷达海冰监测、数值预报的可行性和应用性.

北冰洋海冰厚度穿透雷达探测与下表面形态特征分析

通过对北冰洋海冰穿透雷达的探测与分析,讨论了雷达电磁波探测海冰厚度和海冰下表面形态特征的能力.结果表明,雷达波可穿透超过6m厚度的北极盛夏海冰,雷达波在海冰内的传播速度是0.142-0.154 m/ns.雷达图像表现出海冰下表面粗糙起伏的微形态特征,这种微形态特征与海冰类型关系紧密,反映出雷达探测有助于识别和划分海冰类型.基于雷达图像同时显示海冰上、下界线的特点,统计分析了二者界线实际长度的差异,提出一个新的长度因子数值概念,可用于海冰上、下表面面积差异的研究.