1.一種海冰體積的遙感估算方法,包括以下步驟:
第一步、準(zhǔn)備數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和篩選,包括如下兩個(gè)方面的內(nèi)容:
Ⅰ.下載CryoSat-2衛(wèi)星SAR模式L2I級數(shù)據(jù)產(chǎn)品,并提取經(jīng)緯度坐標(biāo)、浮冰出水高度、雪深和海冰密集度信息,并根據(jù)指示性參數(shù)剔除不可用的數(shù)據(jù);
II.下載對應(yīng)時(shí)間和空間范圍的歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織海洋海冰應(yīng)用中心的海冰類型數(shù)據(jù),獲取海冰類型信息以及對應(yīng)的經(jīng)緯度信息,所述海冰類型分為一年冰和多年冰;
第二步、分別將上述提取的浮冰出水高度、雪深、海冰密集度以及海冰類型信息與對應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行匹配,并將匹配好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量點(diǎn)數(shù)據(jù);
第三步、獲取浮冰出水高度柵格數(shù)據(jù)、雪深柵格數(shù)據(jù)、海冰密集度柵格數(shù)據(jù)和海冰類型柵格數(shù)據(jù),并將上述柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為25km×25km的空間分辨率;
第四步、以浮冰出水高度柵格數(shù)據(jù)為掩膜對海冰類型柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,獲得CryoSat-2數(shù)據(jù)覆蓋范圍內(nèi)浮冰的海冰類型;
第五步、通過流體靜力平衡公式計(jì)算每個(gè)像元的海冰厚度值Hi,并生成海冰厚度的柵格數(shù)據(jù),公式表達(dá)如下,
其中,ρw、ρi和ρs分別是海水密度、海冰密度和海冰上覆蓋積雪的密度,F(xiàn)i為浮冰出水高度,Hs為海冰上的積雪深度,一年冰和多年冰具有各自的海冰密度值;
第六步、每個(gè)像元所代表的實(shí)際面積乘以該像元對應(yīng)的海冰密集度及海冰厚度值,得到該像元對應(yīng)的海冰體積,所有像元的海冰體積累加,得到整個(gè)海域的海冰體積,公式表達(dá)如下:
其中V表示整個(gè)海域的海冰體積,Cj、Hj分別代表第j個(gè)像元的海冰密集度和海冰厚度,S為像元的實(shí)際面積,即像元的空間分辨率,n為像元總個(gè)數(shù)。
本方法數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段利用MATLAB軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行了提取、篩選、匹配和矢量轉(zhuǎn)換,以便利用ArcGIS進(jìn)行后續(xù)的處理,使得處理過程更加高效準(zhǔn)確。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述海冰體積的遙感估算方法,其特征在于:所述第一步中,CryoSat-2衛(wèi)星SAR模式L2I級數(shù)據(jù)產(chǎn)品為DBL格式,讀取DBL格式的原始文件獲得數(shù)據(jù)集,從數(shù)據(jù)集中提取經(jīng)緯度、浮冰出水高度、雪深和海冰密集度信息;歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織海洋海冰應(yīng)用中心海冰類型數(shù)據(jù)格式為NetCDF4格式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述海冰體積的遙感估算方法,其特征在于:所述第二步中,使用MATLAB軟件中shapewrite函數(shù)將匹配好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成帶經(jīng)緯度坐標(biāo)的矢量點(diǎn)數(shù)據(jù),存儲為shapefile文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述海冰體積的遙感估算方法,其特征在于:所述第三步具體包括如下步驟:
a.對第二步中獲得的矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)在WGS_1984地理坐標(biāo)系下進(jìn)行極地立體方位投影;
b.將極地立體方位投影后的矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格轉(zhuǎn)換,獲得浮冰出水高度柵格數(shù)據(jù)、積雪深度柵格數(shù)據(jù)、海冰密集度柵格數(shù)據(jù)和海冰類型柵格數(shù)據(jù);
c.通過空間重采樣將上述柵格數(shù)據(jù)的空間分辨率采樣至相同分辨率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述海冰體積的遙感估算方法,其特征在于:所述第四步中,海水密度取1023.8kg/m3,一年海冰和多年海冰的密度分別取916.7kg/m3和882.0kg/m3,積雪密度取400.0kg/m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述海冰體積的遙感估算方法,其特征在于:所述第五步中,通過ArcGIS軟件中的Raster Calculator工具,根據(jù)流體靜力學(xué)平衡模型反演得到海冰厚度。