專利名稱：紅潮模式識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅潮模式識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，有害紅潮已經(jīng)成為中國(guó)沿海重大災(zāi)害之一。它嚴(yán)重破壞海洋漁業(yè)生產(chǎn)，惡化海洋環(huán)境，損害海濱旅游業(yè)，給海洋經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，是制約沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。此外，有些紅潮生物的毒素還會(huì)通過(guò)食物鏈的轉(zhuǎn)移和積累，使海洋經(jīng)濟(jì)動(dòng)物和人類中毒甚至死亡，危及人體健康。因此，防止和減少紅潮災(zāi)害造成的損失已成為一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。由于紅潮形成機(jī)理極其復(fù)雜，目前尚無(wú)十分有效的辦法防止紅潮發(fā)生，更多通過(guò)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的手段來(lái)減少紅潮災(zāi)害所造成的損失。衛(wèi)星遙感技術(shù)具有快速、同步和大面積監(jiān)測(cè)海洋的特點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)突發(fā)、持續(xù)時(shí)間短和影響范圍較大的紅潮災(zāi)害不失為一種理想的監(jiān)測(cè)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的一方面公開(kāi)了一種紅潮模式識(shí)別方法，可包括確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)；確定出與所述被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)；基于所確定的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及根據(jù)所選擇的樣本確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。本申請(qǐng)的另一方面還公開(kāi)了一種紅潮模式識(shí)別系統(tǒng)，包括參數(shù)確定單元，確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)，以及與所述被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)；樣本選擇單元，基于所獲取的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及紅潮區(qū)域確定單元，根據(jù)所選擇的樣本確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。本申請(qǐng)的另一方面還公開(kāi)了這樣一種紅潮模式識(shí)別方法，可包括從光學(xué)遙感儀器MODIS獲取的數(shù)據(jù)源中確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)，其中，所述參數(shù)包括葉綠素a濃度、水面表面溫度和懸浮泥沙濃度；從所述數(shù)據(jù)源的第3通道中獲取含有紅潮水體的吸收信息；從所述數(shù)據(jù)源的第4通道獲取含有紅潮水體的反射信息；以及將所述兩通道反射率的比值大于預(yù)定值的數(shù)據(jù)確定為水面異常區(qū)域范圍參數(shù)；基于所獲取的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及通過(guò)對(duì)所選擇的樣本進(jìn)行監(jiān)督分類確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。


圖1為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)示例性實(shí)施方式的潮模式識(shí)別方法的流程圖。圖2為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)示例性實(shí)施方式的預(yù)處理的流程圖。圖3為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)示例性實(shí)施方式的潮模式識(shí)別系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。如圖1所示為根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的紅潮模式識(shí)別方法1000。如圖所示，在 步驟SlOl中確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可例如從搭載于Terra衛(wèi)星和Aqua衛(wèi)星上的光學(xué)遙感儀器MODIS (moderate-resolution imagingspectroradiometer ;中分辨率成像光譜儀)獲取的數(shù)據(jù)源中獲取紅潮相關(guān)因子參數(shù)。MODIS數(shù)據(jù)具有8-16個(gè)專為海洋探測(cè)設(shè)計(jì)的通道，具有波段窄、信噪比高、波譜敏感性好等特點(diǎn)。紅潮水體與非紅潮水體光譜相比具有明顯的吸收峰和反射峰，因此，在MODIS影像上，相應(yīng)波段信號(hào)會(huì)發(fā)生不同程度的增強(qiáng)或減弱，使得紅潮水體容易被識(shí)別。下面將以MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)為例對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施方式進(jìn)行描述。紅潮相關(guān)因子參數(shù)可例如包括水面表面溫度和葉綠素a濃度中的一個(gè)或多個(gè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，水面表面溫度的提取是通過(guò)多通道分裂窗算法模式實(shí)現(xiàn)。例如，可通過(guò)下面的公式I)來(lái)從MODIS數(shù)據(jù)源中反演水面表面溫度。
權(quán)利要求
1.一種紅潮模式識(shí)別方法，包括 確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)； 確定出與所述被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)； 基于所確定的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及 根據(jù)所選擇的樣本確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，采用光學(xué)遙感儀器MODIS作為數(shù)據(jù)源確定所述紅潮相關(guān)因子參數(shù)以及確定所述水面異常區(qū)域范圍參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述根據(jù)所選擇的樣本確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域的步驟包括 采用通過(guò)所述數(shù)據(jù)源的第4波段的綠光波段和第3波段的藍(lán)光波段的反射率比值與通過(guò)所述數(shù)據(jù)源的第1，4，3波段合成的4波段數(shù)據(jù)對(duì)所選擇的樣本進(jìn)行監(jiān)督分類，從而確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述確定水面異常區(qū)域范圍參數(shù)的步驟包括 通過(guò)比值識(shí)別模式確定所述水面異常區(qū)域范圍參數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，通過(guò)比值識(shí)別模式來(lái)確定所述水面異常區(qū)域范圍參數(shù)的步驟進(jìn)一步包括 從所述數(shù)據(jù)源獲取含有紅潮水體的吸收信息和反射信息；以及確定所述吸收信息和所述反射信息的比值是否大于預(yù)定值，如果是，則將所述吸收信息和所述反射信息確定為水面異常區(qū)域范圍參數(shù)。
6.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述紅潮相關(guān)因子特征參數(shù)包括葉綠素a濃度、水面表面溫度和懸浮泥沙濃度中的一個(gè)或多個(gè)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述水面表面溫度通過(guò)多通道分裂窗算法模式確定。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述葉綠素a濃度采用NASA標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)算法確定。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，用NASA標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)算法確定所述葉綠素a濃度的步驟包括 將所述數(shù)據(jù)源的第9、10、12波段的離水輻射率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為遙感反射率值；以及 基于所述遙感反射率值確定出海表葉綠素a濃度信息。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模式確定所述懸浮泥沙濃度。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括對(duì)從所述MODIS獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，所述預(yù)處理的步驟包括 對(duì)從所述MODIS獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正； 對(duì)經(jīng)過(guò)輻射校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，從而消除或校正所述數(shù)據(jù)中存在的與遙感圖像幾何畸變相關(guān)的數(shù)據(jù)； 對(duì)經(jīng)過(guò)校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，并基于重采樣后的數(shù)據(jù)形成多波段遙感數(shù)據(jù)；以及 將組合的多波段遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行空間裁剪處理以獲取感興趣的數(shù)據(jù)區(qū)域。
13.—種紅潮模式識(shí)別方法，包括 從光學(xué)遙感儀器MODIS獲取的數(shù)據(jù)源中確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)，其中，所述參數(shù)包括葉綠素a濃度、水面表面溫度和懸浮泥沙濃度； 從所述數(shù)據(jù)源的第3通道中獲取含有紅潮水體的吸收信息； 從所述數(shù)據(jù)源的第4通道獲取含有紅潮水體的反射信息；以及將所述吸收信息和所述反射信息所對(duì)應(yīng)的兩通道反射率的比值大于預(yù)定值的數(shù)據(jù)確定為水面異常區(qū)域范圍參數(shù)； 基于所獲取的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及 通過(guò)對(duì)所選擇的樣本進(jìn)行監(jiān)督分類確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。
14.一種紅潮模式識(shí)別系統(tǒng)，包括 參數(shù)確定單元，確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)，以及與所述被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)； 樣本選擇單元，基于所獲取的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及 紅潮區(qū)域確定單元，根據(jù)所選擇的樣本確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)確定單元從光學(xué)遙感儀器MODIS獲取的MODIS數(shù)據(jù)中獲取所述紅潮相關(guān)因子參數(shù)從及確定所述水面異常區(qū)域范圍參數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述紅潮區(qū)域確定單元采用通過(guò)所述MODIS數(shù)據(jù)的第4波段的綠光波段和第3波段的藍(lán)光波段的反射率比值與通過(guò)所述MODIS數(shù)據(jù)的第1，4，3波段合成的4波段數(shù)據(jù)對(duì)所選擇的紅潮區(qū)域樣本進(jìn)行監(jiān)督分類，從而確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)確定單元被配置為，從所述數(shù)據(jù)源獲取紅潮水體的吸收信息和反射信息，并且確定所述吸收信息和所述反射信息所對(duì)應(yīng)的兩通道反射率的比值是否大于預(yù)定值，如果是，則確定出與所述吸收信息和所述反射信息為所述水面異常區(qū)域范圍參數(shù)。
18.如前述權(quán)利要求14-17中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述紅潮相關(guān)因子特征參數(shù)包括葉綠素a濃度、水面表面溫度和懸浮泥沙濃度中的一個(gè)或多個(gè)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)確定單元通過(guò)多通道分裂窗算法模式確定所述水面表面溫度。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)確定單元采用NASA標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)算法確定所述葉綠素a濃度。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)確定單元將所述數(shù)據(jù)源的第9、10、12波段的離水輻射率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為遙感反射率值，并基于所述遙感反射率值確定出海表葉綠素a濃度信息。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)確定單元經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模式確定所述懸浮泥沙濃度。
23.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括被配置為執(zhí)行以下處理的預(yù)處理單元 對(duì)從所述MODIS獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正； 對(duì)經(jīng)過(guò)輻射校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，從而消除或校正所述數(shù)據(jù)中存在的與遙感圖像幾何畸變相關(guān)的數(shù)據(jù)； 對(duì)經(jīng)過(guò)校正的數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，并基于重采樣后的數(shù)據(jù)形成多波段遙感數(shù)據(jù)；以及 將組合的多波段遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行空間裁剪處理以獲取感興趣的數(shù)據(jù)區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種紅潮模式識(shí)別方法，可包括確定與被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的紅潮相關(guān)因子參數(shù)；確定出與所述被監(jiān)控海域關(guān)聯(lián)的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)；基于所確定的紅潮相關(guān)因子參數(shù)和所確定的水面異常區(qū)域范圍參數(shù)選擇紅潮區(qū)域樣本；以及根據(jù)所選擇的樣本確定出所述被監(jiān)控海域中已經(jīng)發(fā)生了紅潮的區(qū)域。
文檔編號(hào)G01N21/31GK102998264SQ201110277730
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者張淵智, 胡金蓉 申請(qǐng)人:香港中文大學(xué)