Automatic detection algorithm of annual sea ice in Bohai Sea incorporating adaptive partitioning of suspended particulate matter

Qiu Huachang ,  

Gong Zhaoning ,  

Zhao Yuxin ,  

Wu Hongwei ,  

摘要

La glace de mer annuelle est un indicateur important du changement climatique dans les latitudes moyennes, et la glace mince d'une épaisseur inférieure à 10 cm a une réponse particulièrement importante au changement climatique. Pour résoudre le problème de la forte variabilité spectrale de la glace de mer, des changements significatifs de réflectivité et de la difficulté à détecter la glace mince dans la mer de Bohai à forte concentration de sédiments dynamiques, cet article propose une méthode de partition adaptative basée sur les caractéristiques de la forme spectrale, divisant dynamiquement la mer de Bohai en des zones de faible et forte concentration de particules en suspension. Après la partition, la variation hétérogène de la concentration de particules en suspension dans la zone est considérablement réduite, ce qui améliore efficacement la détection de la glace mince d'une épaisseur inférieure à 10 cm. Sur cette base, une méthode de seuillage unimodal est utilisée pour déterminer automatiquement le seuil de segmentation et fusionner les caractéristiques de bord pour renforcer la robustesse de l'algorithme. Cette méthode a été appliquée aux données d'imagerie optique de cinq types, y compris MODIS, Sentinel-2, GF-1, Sentinel-3 et GOCI, et sa précision a été vérifiée à l'aide de 12 images d'interprétation de la glace de mer publiées par le Centre de prévision maritime de la mer du Nord du ministère des ressources naturelles de 2017 à 2019, et des points d'échantillonnage d'images à haute résolution. Les résultats montrent que la précision de la classification de l'algorithme dépasse 90% et qu'elle est applicable à plusieurs capteurs optiques ; des expériences de modélisation de mélange spectral linéaire ont en outre confirmé que cet algorithme peut efficacement identifier la glace de mer annuelle dans des régions à haute dynamique de sédiments en suspension avec une densité supérieure à 30%. Cette étude fournit un soutien efficace à la surveillance commerciale des glaces de mer à partir de plusieurs sources de données optiques.

关键词

Bohai sea;annual sea ice;multiple optical sensors;suspended particulate matter concentration;adaptive marine zoning;single-peak threshold method;concave convex index;automatic detection algorithms

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