基于GOCI數(shù)據(jù)的滸苔云霧去除方法研究

王法景

摘 要：自2007年以來，黃海海域每年都會發(fā)生綠潮災(zāi)害，對沿海城市環(huán)境、水產(chǎn)業(yè)、旅游觀光業(yè)等造成嚴(yán)重危害。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)已基本實現(xiàn)了對綠潮的光學(xué)遙感監(jiān)測。GOCI數(shù)據(jù)所具有的高時間分辨率是其它光學(xué)遙感數(shù)據(jù)所無法媲美的。但受云霧影響嚴(yán)重，因此在綠潮監(jiān)測提取過程中需要將云霧去除。本文根據(jù)GOCI數(shù)據(jù)的波段設(shè)置特點(diǎn)，在綠潮提取前將云霧去除以達(dá)到更好的提取綠潮的目的。

關(guān)鍵詞：黃海;綠潮;GOCI;NDVI;云霧去除

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 GOCI數(shù)據(jù)

GOCI是搭載在韓國2010年發(fā)射的全球首顆地球同步軌道水色衛(wèi)星。該衛(wèi)星共有8個波段，參數(shù)見下表。能對以2500km×2500km（中心經(jīng)緯度36°N、130°E）范圍內(nèi)進(jìn)行靜止觀測，其覆蓋范圍包括我國的渤海、黃海和部分東海海域。相比于傳統(tǒng)的極軌衛(wèi)星，它不僅具有，10景/天（白天8景，每天8點(diǎn)到15點(diǎn)每小時獲取一景數(shù)據(jù);晚上2景）的高時間分辨率，而且數(shù)據(jù)空間分辨率可達(dá)500m[7]，為綠潮的監(jiān)測提供較多有用的信息，可實現(xiàn)對黃海、部分東海地區(qū)準(zhǔn)實時綠潮動態(tài)監(jiān)測。

1.2 數(shù)據(jù)處理

基于GOCI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過程主要包括幾何校正、大氣校正和綠潮范圍提取等。

2 云霧去除

GOCI數(shù)據(jù)作為一種常見的光學(xué)影像，在圖像解譯過程中或多或少會受到云霧的影響，造成綠潮的誤判，因此需要在解譯前對云霧進(jìn)行監(jiān)測，采取適當(dāng)?shù)姆椒▽⒃铺蕹乐乖旗F在綠潮提取過程中進(jìn)行干擾。相關(guān)人員有用勾畫ROI減少云霧的影響，但此方法在實驗中存在很大漏洞，往往在研究區(qū)內(nèi)存在云霧是ROI無法勾畫出去的。本文通過大量的實驗及與目視解譯相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)云霧在GOCI數(shù)據(jù)第2、5等波段反射率遠(yuǎn)大于綠潮、海水，因此在本文研究中依據(jù)此發(fā)現(xiàn)采用單波段閾值法對GOCI數(shù)據(jù)中的云霧進(jìn)行了去除。當(dāng)然也會剩余少量薄霧，但是結(jié)合綠潮的光譜特性在提取過程中已不會對結(jié)果產(chǎn)生太大的影響。下圖為去除云霧之后的GOCI數(shù)據(jù)，仍有少量薄云存在，但利用多波段比值算法可以很好地將薄云與綠潮區(qū)分開來。

GOCI數(shù)據(jù)去除云霧假彩色合成影像圖

GOCI數(shù)據(jù)能夠在白天獲取8景遙感影像，這是光學(xué)遙感影像中時間分辨率的最高的，對于研究綠潮這種每天都處在變化過程中的水生植物來說是具有劃時代意義的，GOCI數(shù)據(jù)也必將在海洋遙感中發(fā)揮更重要的作用。

3 結(jié)論與討論

GOCI數(shù)據(jù)對綠潮的監(jiān)測發(fā)揮著越來越重要的作用，與MODIS數(shù)據(jù)相比存在這波段數(shù)少、分辨率較低、無法全球觀測等劣勢，但是以其高時間分辨率的優(yōu)勢能夠保證綠潮從開始、暴發(fā)、消亡等過程進(jìn)行全程監(jiān)測，而且能夠進(jìn)行日變化、時變化監(jiān)測，對于綠潮的成因、漂浮規(guī)律等具有很高的研究價值。機(jī)載SAR數(shù)據(jù)費(fèi)用昂貴，但作為GOCI數(shù)據(jù)的一個有效補(bǔ)充，也發(fā)揮著其不可替代的作用，其高空間分辨率也會是未來監(jiān)測綠潮的主流。

致謝

感謝韓國水色衛(wèi)星中心KOSC提供的GOCI數(shù)據(jù)，感謝國家海洋局第一海洋研究所提供的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，感謝國家海洋局第一海洋研究所提供的機(jī)載SAR數(shù)據(jù)。

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