[發(fā)明專利]極地冰蓋凍融探測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710140753.6
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107103280B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李新武;王蒙;梁雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京得信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11511
• 代理人: 袁偉東

本發(fā)明公開一種極地冰蓋凍融探測方法，包括以下步驟：雷達影像獲取步驟，通過星載極化合成孔徑雷達獲取極化影像；影像預(yù)處理步驟，對所獲取的星載極化合成孔徑雷達極化影像進行降噪處理，抑制斑點噪聲；極化分解步驟，對極化影像進行非相干極化分解，得到各分解參數(shù)；采樣分析步驟，在極化影像上選取具有典型特征的冰川帶進行樣本分析；分類步驟，建立和修正分類器，對冰川帶進行分類，獲得冰川帶分布結(jié)果；以及探測結(jié)果生成步驟，對所述冰川帶分布結(jié)果進行重新投影和地理坐標校正，制圖生成極地冰蓋凍融探測結(jié)果。本發(fā)明克服了以往星載合成孔徑雷達冰蓋凍融探測方法過于依賴輔助信息及區(qū)域局限性的缺點，提高了分類精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達探測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用星載極化合成孔徑雷達實現(xiàn)高精度的極地冰蓋凍融探測的方法。

背景技術(shù)

南極大陸作為擁有全球絕大部分的冰川和淡水資源的地區(qū)，其冰蓋和冰川分布變化對全球氣候變化和淡水資源分布有著重要的影響作用和研究價值。其中，南極冰蓋凍融在控制地球表面與大氣熱量交換、地表太陽輻射吸收等方面具有重要作用，對反映和控制全球氣候變化狀態(tài)具有重要意義，因此人們對這方面進行了大量的研究。傳統(tǒng)的雷達信號處理技術(shù)是用合成孔徑(SAR)技術(shù)進行方位向雜波抑制，波束合成方法進行垂直方位向的雜波抑制處理，可以有效的提取出內(nèi)部冰層回波信號和分層結(jié)構(gòu)。由于南極冰蓋覆蓋面積極大，而且特殊的地理位置和惡劣的氣候環(huán)境使得實地的調(diào)查很難實現(xiàn)，因而近年來以衛(wèi)星傳感器利用為代表的航天遙感成為觀測極地的主要手段。星載微波遙感具有對地表全天時全天候的觀測能力，能夠提供對極區(qū)宏觀的觀測和準確的時空變化分析，且微波遙感在反映冰蓋表層物理特征和變化上具有高度的敏感性，對于不同冰川帶之間的劃分具有不可替代的作用。微波遙感，尤其是主動微波遙感，在反映冰蓋表層的物理特征和變化上具有高度的敏感性，合成孔徑雷達利用目標微波散射進行高分辨率的成像，是高分辨率的冰蓋變化觀測的最好手段。

然而低空間分辨率的傳感器只能用于粗略的凍融探測和估計，缺乏對于冰蓋凍融細節(jié)的描述，并不能滿足冰蓋凍融探測的需求。利用高分辨率的合成孔徑雷達，進行冰蓋凍融探測分析的研究很少，有研究者對SAR雪蓋制圖或融化探測等進行過一些分析，但少有對于冰蓋凍融微波后向散射特征的完整分析和研究，且從SAR影像上獲取冰蓋凍融信息的方法不多，目前主要有效地利用SAR進行南極冰蓋凍融探測方法主要是移植于ERS-1數(shù)據(jù)變化檢測雪蓋制圖方法，利用后向散射系數(shù)與冬季參考影像差值小于－3dB作為融化判斷條件，該方法需要依賴冬季未融化時的參考影像，在較大的觀測范圍內(nèi)通常是難以實現(xiàn)的。

非專利文獻1利用星載SAR影像對不同冰蓋冰川帶的微波后向散射因子進行研究，分析C波段后向散射系數(shù)在空間和時間上的變化，以此為基礎(chǔ)利用Radarsat-2雙極化影像進行南極冰蓋凍融探測方法的研究。基于閾值法判斷冰蓋凍融狀態(tài)，針對融化強烈時濕雪帶與干雪帶在后向散射因子數(shù)值上無法區(qū)分，引入?yún)⒖加跋窀裳Х植己秃０胃叨茸鳛檩o助信息建立決策樹，并利用Radarsat-2寬掃描雙極化影像進行決策樹分類劃分冰蓋冰川帶，發(fā)展基于雙極化數(shù)據(jù)的南極冰蓋凍融探測方法。然而，冰川帶分布是極地冰蓋融化-凍結(jié)狀態(tài)的主要表現(xiàn)形式，冰川帶劃分和制圖是冰蓋凍融探測的主要手段。由于冰川帶在合成孔徑雷達影像上的特征較為復(fù)雜，現(xiàn)有利用星載合成孔徑雷達進行冰蓋凍融探測主要采用輔助信息分類和變化檢測方法。利用海拔等輔助信息進行分類的冰川帶分類方法只能應(yīng)用于局部地區(qū)，且分類精度不高，而變化檢測算法可移植性和靈活性不強。

非專利文獻1

基于Radarsat-2雙極化數(shù)據(jù)的南極半島冰蓋凍融探測研究[J].極地研究,王蒙,李新武,梁雷,等.2016,28(1):103-112.

發(fā)明內(nèi)容