海冰、湖冰、河冰的高分辨率光学遥感监测

海冰 湖冰 河冰 高分 遥感

限制条件

约束于水面结冰，主要是面向气候方向，在航道方向已经有其他课题组在做，海冰还有大气所在做模型预测。

工作目标

A)一个是做数据，特别是标准化的可以用于科学分析的数据；
B)一个是做模型，写文章；
我主要是着眼于A

工作基础

各种光学卫星的获取和自动预处理（特别是几何方面）；
开发了所谓D10数据集，也就是每天10米尺度分辨率的多卫星合成数据集，并且以渤海海冰为例生成了海冰日历。

基础知识

• 数据资源
  主要目标是10~100米尺度的免费光学卫星，幅宽比较宽
  LANDSAT7/8（15-30米），SENTINEL2（10-20米），高分一号WFV(16米)，环境星（30米），高分四号（50米），中巴资源四号（78米）。

• 云、冰、水、陆地的分离：
  LANDSAT和SENTINEL2这样波段比较多的应该单景自身就能较好地分离。
  HJ/GF1WFV等只有四个波段的通常需要引入参考信息来辅助区分。

• 冰的厚度的估计
  冰面反照率和冰的厚度有相关性，可以找到很多文献和模型来通过遥感影像估计厚度。

• 冰面的纹理
  冰的纹理特征反映了冰的很多特性，比如存在的时间长短，冰的离散程度等等。

• 冰的运动和变化
  如果观测足够快（前后两张图像不至于面目全非），应该可以通过图像处理的算法分析海冰的运行轨迹和生成消失的过程。
  冰的运动和变化应该是冰的各项参数和海水以及气候的参数之间相互作用后的结果，我们的观测可以验证大气所的模型是否可靠。

• 冰的动量和风险
  知道厚度和面积就能对质量加以估计，然后再知道速度就知道冰块的动量和能量，再知道纹理情况就知道冰体的内部结构，最后可以推算出冲击碰撞的后果。
  对于舰船、岸边设施、海上平台等都有重要的参考价值。

预期创新

• 多源高分图像对冰的检测
  原来通常用300米左右的MODIS来对开展海冰观测，现在我们采用多个10~100米左右的卫星合成卫星群形成力争每日一次的高分光学探测，可以对冰的厚度和纹理开展更细致的观测。

• 时空融合
  利用MODIS和NPP等300米尺度卫星的高时间分辨率和LANDSAT等卫星的高空间分辨率融合成时空分辨率都较高的融合产品，可以对冰的变化情况开展细致的观测和演示。

• 夜间观测
  考虑NPP卫星的夜光数据展开晚上的一次观测，进一步提高时间分辨率。

• 小湖和河流纳入研究范畴
  因为有了较多的高分卫星数据（10米尺度），可以对更多的小湖泊和河流开展细致的观测。
  比如首次开展世界高纬度有冰冻现象河流的全面观测是有较强的宣传意义的。

预期风险

1）北极附近不少地方都是云很多的，而且存在极夜现象，光学图像可能不好用。所以高分光学可能只能集中在青藏高原和渤海等中纬度区域使用。

2）这些冰的变化（如果是气候影响的不是人为的一些因素导致的）应该变化很慢，只有较长的时间内比较才有实质性的意义。