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专利名称：红潮模式识别方法
技术领域：
本发明涉及一种红潮模式识别方法。
背景技术：
近年来，有害红潮已经成为中国沿海重大灾害之一。它严重破坏海洋渔业生产，恶化海洋环境，损害海滨旅游业，给海洋经济造成巨大损失，是制约沿海地区经济开发和社会发展的重要因素。此外，有些红潮生物的毒素还会通过食物链的转移和积累，使海洋经济动物和人类中毒甚至死亡，危及人体健康。因此，防止和减少红潮灾害造成的损失已成为一项十分迫切的任务。由于红潮形成机理极其复杂，目前尚无十分有效的办法防止红潮发生，更多通过监测和预报的手段来减少红潮灾害所造成的损失。卫星遥感技术具有快速、同步和大面积监测海洋的特点，对监测突发、持续时间短和影响范围较大的红潮灾害不失为一种理想的监测手段。

发明内容
本申请的一方面公开了一种红潮模式识别方法，可包括确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数；确定出与所述被监控海域关联的水面异常区域范围参数；基于所确定的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及根据所选择的样本确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。本申请的另一方面还公开了一种红潮模式识别系统，包括参数确定单元，确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数，以及与所述被监控海域关联的水面异常区域范围参数；样本选择单元，基于所获取的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及红潮区域确定单元，根据所选择的样本确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。本申请的另一方面还公开了这样一种红潮模式识别方法，可包括从光学遥感仪器MODIS获取的数据源中确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数，其中，所述参数包括叶绿素a浓度、水面表面温度和悬浮泥沙浓度；从所述数据源的第3通道中获取含有红潮水体的吸收信息；从所述数据源的第4通道获取含有红潮水体的反射信息；以及将所述两通道反射率的比值大于预定值的数据确定为水面异常区域范围参数；基于所获取的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及通过对所选择的样本进行监督分类确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。


图1为根据本申请一个示例性实施方式的潮模式识别方法的流程图。图2为根据本申请一个示例性实施方式的预处理的流程图。图3为根据本申请一个示例性实施方式的潮模式识别系统的方框图。
具体实施例方式下面参照附图对本申请的示例性实施方式进行描述。如图1所示为根据本申请一个实施方式的红潮模式识别方法1000。如图所示，在 步骤SlOl中确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数。在一个实施方式中，可例如从搭载于Terra卫星和Aqua卫星上的光学遥感仪器MODIS (moderate-resolution imagingspectroradiometer ;中分辨率成像光谱仪)获取的数据源中获取红潮相关因子参数。MODIS数据具有8-16个专为海洋探测设计的通道，具有波段窄、信噪比高、波谱敏感性好等特点。红潮水体与非红潮水体光谱相比具有明显的吸收峰和反射峰，因此，在MODIS影像上，相应波段信号会发生不同程度的增强或减弱，使得红潮水体容易被识别。下面将以MODIS卫星数据为例对本申请的实施方式进行描述。红潮相关因子参数可例如包括水面表面温度和叶绿素a浓度中的一个或多个。在一个实施方式中，水面表面温度的提取是通过多通道分裂窗算法模式实现。例如，可通过下面的公式I)来从MODIS数据源中反演水面表面温度。
权利要求
1.一种红潮模式识别方法，包括 确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数； 确定出与所述被监控海域关联的水面异常区域范围参数； 基于所确定的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及 根据所选择的样本确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。
2.如权利要求1所述的方法，其中，采用光学遥感仪器MODIS作为数据源确定所述红潮相关因子参数以及确定所述水面异常区域范围参数。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述根据所选择的样本确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域的步骤包括 采用通过所述数据源的第4波段的绿光波段和第3波段的蓝光波段的反射率比值与通过所述数据源的第1，4，3波段合成的4波段数据对所选择的样本进行监督分类，从而确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述确定水面异常区域范围参数的步骤包括 通过比值识别模式确定所述水面异常区域范围参数。
5.如权利要求4所述的方法，其中，通过比值识别模式来确定所述水面异常区域范围参数的步骤进一步包括 从所述数据源获取含有红潮水体的吸收信息和反射信息；以及确定所述吸收信息和所述反射信息的比值是否大于预定值，如果是，则将所述吸收信息和所述反射信息确定为水面异常区域范围参数。
6.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述红潮相关因子特征参数包括叶绿素a浓度、水面表面温度和悬浮泥沙浓度中的一个或多个。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述水面表面温度通过多通道分裂窗算法模式确定。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述叶绿素a浓度采用NASA标准经验算法确定。
9.如权利要求8所述的方法，其中，用NASA标准经验算法确定所述叶绿素a浓度的步骤包括 将所述数据源的第9、10、12波段的离水辐射率数据转化为遥感反射率值；以及 基于所述遥感反射率值确定出海表叶绿素a浓度信息。
10.如权利要求6所述的方法，其中，通过经验统计模式确定所述悬浮泥沙浓度。
11.如权利要求2所述的方法，还包括对从所述MODIS获取的数据进行预处理的步骤。
12.如权利要求11所述的方法，所述预处理的步骤包括 对从所述MODIS获取的数据进行辐射校正； 对经过辐射校正的数据进行几何校正，从而消除或校正所述数据中存在的与遥感图像几何畸变相关的数据； 对经过校正的数据进行重采样，并基于重采样后的数据形成多波段遥感数据；以及 将组合的多波段遥感数据进行空间裁剪处理以获取感兴趣的数据区域。
13.—种红潮模式识别方法，包括 从光学遥感仪器MODIS获取的数据源中确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数，其中，所述参数包括叶绿素a浓度、水面表面温度和悬浮泥沙浓度； 从所述数据源的第3通道中获取含有红潮水体的吸收信息； 从所述数据源的第4通道获取含有红潮水体的反射信息；以及将所述吸收信息和所述反射信息所对应的两通道反射率的比值大于预定值的数据确定为水面异常区域范围参数； 基于所获取的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及 通过对所选择的样本进行监督分类确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。
14.一种红潮模式识别系统，包括 参数确定单元，确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数，以及与所述被监控海域关联的水面异常区域范围参数； 样本选择单元，基于所获取的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及 红潮区域确定单元，根据所选择的样本确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述参数确定单元从光学遥感仪器MODIS获取的MODIS数据中获取所述红潮相关因子参数从及确定所述水面异常区域范围参数。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述红潮区域确定单元采用通过所述MODIS数据的第4波段的绿光波段和第3波段的蓝光波段的反射率比值与通过所述MODIS数据的第1，4，3波段合成的4波段数据对所选择的红潮区域样本进行监督分类，从而确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述参数确定单元被配置为，从所述数据源获取红潮水体的吸收信息和反射信息，并且确定所述吸收信息和所述反射信息所对应的两通道反射率的比值是否大于预定值，如果是，则确定出与所述吸收信息和所述反射信息为所述水面异常区域范围参数。
18.如前述权利要求14-17中任意一项所述的系统，其中，所述红潮相关因子特征参数包括叶绿素a浓度、水面表面温度和悬浮泥沙浓度中的一个或多个。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述参数确定单元通过多通道分裂窗算法模式确定所述水面表面温度。
20.如权利要求18所述的系统，其中，所述参数确定单元采用NASA标准经验算法确定所述叶绿素a浓度。
21.如权利要求20所述的系统，其中，所述参数确定单元将所述数据源的第9、10、12波段的离水辐射率数据转化为遥感反射率值，并基于所述遥感反射率值确定出海表叶绿素a浓度信息。
22.如权利要求18所述的系统，其中，所述参数确定单元经验统计模式确定所述悬浮泥沙浓度。
23.如权利要求15所述的系统，还包括被配置为执行以下处理的预处理单元 对从所述MODIS获取的数据进行辐射校正； 对经过辐射校正的数据进行几何校正，从而消除或校正所述数据中存在的与遥感图像几何畸变相关的数据； 对经过校正的数据进行重采样，并基于重采样后的数据形成多波段遥感数据；以及 将组合的多波段遥感数据进行空间裁剪处理以获取感兴趣的数据区域。
全文摘要
本发明公开了一种红潮模式识别方法，可包括确定与被监控海域关联的红潮相关因子参数；确定出与所述被监控海域关联的水面异常区域范围参数；基于所确定的红潮相关因子参数和所确定的水面异常区域范围参数选择红潮区域样本；以及根据所选择的样本确定出所述被监控海域中已经发生了红潮的区域。
文档编号G01N21/31GK102998264SQ201110277730
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者张渊智, 胡金蓉 申请人:香港中文大学