北极海冰融合算法进展（曙光女神计划）

北极 海冰

随着全球变暖，北极海冰面积逐年减少，北极夏季通航时间日益加长，北极航线经济价值凸显。

对于北极海冰的精细观测对于维护航线安全，减少时间成本和能源消耗很有帮助。

夏季北极海冰的观测有多种方式。

MODIS等光学卫星的分辨率可以达到1000米以内，但是北极的云比率还是比较高。

所以做出来的MODIS的海冰日产品实用性较差。

目前科研主流一般会用被动式微波的产品，它可以全天候全天时观察。

比如下面的12公里分辨率的AMSR2的产品。

但是被动式微波传感器的空间分辨率太低，对于薄冰判断能力差，用于实际航运等用途还是不太理想。

薄冰的观测对于航运来说才是最重要的，船长通常要选择一条最安全、经济的航线。

我们可以考虑将MODIS光学卫星数据多日观测融合的方式，实现对整个区域的更完整的覆盖。

把连续7天的MODIS数据融合后的结果如下：

点击打开6000x6000像素全图

局部细节看薄冰纹理

可以看出在整体分布上两个传感器非常一致，从细节来看1公里的MODIS合成产品纹理更加细腻，对于薄冰有更好的表现力度。虽然不能完全把云去除，但是被始终云遮盖的部分已经比较小了。而且MODIS融合产品可以覆盖北极点，没有AMSR2空缺的那个圆。

目前这个图在细节处理上还有瑕疵，有待制作工序上进一步提高。

未来可以考虑制作N日移动平均的北极1KM海冰产品，每日更新，给出最新的航行指引。

数据基础其实还可以支持做到500米或者250米的产品。目前类似MODIS的卫星传感器还有很多，比如NPP、SENTINEL3、风云3等等，完全可以融合到一起。

这样的数据产品对于未来日益繁忙的北极航线的拓展会有实质性帮助。

目前我们已经将其从实验升格为项目计划，命名为“曙光女神”（Aurora），其目标是提供北极地区的高空间分辨率高时间分辨率的海冰分布图，为将来的商业航运提供业务化保障。目前计划第一步是完善MODIS等光学系统的融合，第二步是实现主动式微波（100米分辨率）和光学系统的融合。

陈甫 副研究员
中国科学院空天信息创新研究院
chenfu@aircas.ac.cn
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