极地研究

作者：杨帆,刘婷婷,雷瑞波

单位：1武汉大学中国南极测绘研究中心, 湖北 武汉 430072;2极地环境监测与公共治理教育部重点实验室, 湖北 武汉 430072;3自然资源部极地科学重点实验室, 中国极地研究中心(中国极地研究所), 上海 200136

关键词：内尔斯海峡,海冰运动,哨兵1号,影像分割,浮冰匹配

基金：国家重点研发计划(2021YFC2803301)、自然资源部极地科学重点实验室开放基金(KP202004)、中央高校基本科研业务费专项资金(2042024kf0037)和中央高校自主科研项目(2042022dx0001)资助

内尔斯海峡是北极海冰输出的重要通道之一, 从海峡流出的海冰对巴芬湾、拉布拉多海深层水的形成以及北极海冰物质平衡具有重要影响。由于海峡入口狭窄和海冰密集度较低, 现有海冰运动反演算法较难从卫星影像上获取有效的海冰运动信息, 从而限制了该区域海冰运动信息的提取。本研究提出了一种基于浮冰形状特征的海冰运动提取算法, 该算法主要包括影像分割、浮冰提取和浮冰匹配3个步骤。使用该算法从2019年2月20—27日逐日哨兵1号影像中提取了内尔斯海峡的海冰运动信息, 并结合人工制作的验证数据评估了该算法在浮冰提取和匹配过程的精度。结果显示该算法提取的浮冰形状参数平均误差为4.3%~8.48%、浮冰运动矢量的总体正确率为84%、浮冰质心与运动速度的均方根误差分别为0.171 km和6.313 cm·s–1。对比SIFT, ORB和AKAZE三种基于特征追踪的海冰运动反演算法, 该算法结果中海冰运动覆盖面积增加了27.7%, 精度提高约39%。该算法不仅有效地提取了内尔斯海峡海冰运动信息, 而且可为其他区域(如海冰边缘区)的海冰运动信息提取提供参考。

来源：2024年第2期

《极地研究》期刊编辑部

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