基于IDL的海洋遥感数据处理及模型调试系统的实现

摘要

随着遥感技术的越加成熟，遥感技术已经广泛的应用到海洋领域，并获取了大量的海洋方面的遥感数据，其中较为常见的是MODIS遥感数据。对MODIS进行处理可以获取叶绿素a浓度、悬浮泥沙浓度、海面温度和赤潮预警区，对海洋灾害和海洋污染做出预警。当前，对MODIS数据处理获取上述海洋环境信息的软件主要使用ENVI等，但其操作过程复杂，处理效率低和人工成本高，且不具有对反演模型精度调试功能，不能满足及时获取相关海洋环境信息，并及时作出海洋灾害和海洋污染预警的需求。因此，开发一套能够对MODIS海洋遥感数据实现快速处理，并保证获取的海洋信息准确性的软件系统具有非常重要的意义。
　　针对ENVI等软件在对MODIS处理获取海洋环境信息过程中，其操作复杂、处理效率低，且不能对模型精度评价等问题，本文使用IDL编程语言建立了一套集MODIS海洋遥感数据快速处理和反演模型精度调试为一体的软件系统，该系统实现了读取MODIS影像、获取云量覆盖率、判断数据是否包含处理区域、重采样、GLT几何校正、创建ROIS、大气校正、波段运算和生成栅格数据产品等MODIS数据处理功能，能够快速的对MODIS海洋遥感数据进行叶绿素a浓度、悬浮泥沙浓度、海面温度和赤潮预警区等要素同时提取，同时还实现了对反演模型精度调试的功能，调试功能模块使用大量MODIS海洋遥感数据对现有反演模型和待调试反演模型分别进行海洋环境要素提取，将获得的海洋环境要素的值与海洋实测值进行运算得到误差、平均误差和均方根误差等值，并生成误差统计表和散点图，自动获取精度较高的反演模型，确保了获取的海洋环境信息的准确性。
　　通过本文建立的软件系统，提高了MODIS数据处理的效率，能够及时获取我国海洋环境信息，并确保了获取的海洋环境信息的准确性，为做出海洋灾害和污染预警提供了便利。同时，本文软件系统是河北卫星遥感海洋综合应用平台的组成部分，为保持河北海洋的生态平衡，预防河北海域海洋污染和灾害做出了一定贡献。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 海洋遥感要素提取相关理论和IDL开发

2．1 海洋遥感要素提取相关理论

2．1．1 MODIS预处理理论

2．1．2 叶绿素a浓度提取理论

2．1．3 悬浮泥沙浓度提取

2．1．4 海面温度提取理论

2．1．5 赤潮预警区提取理论

2．1．6 反演模型精度

2．2 IDL编程语言开发

2．2．1 IDL编程语言

2．2．2 IDL的函数和变量

2．2．3 IDL界面控件开发

2．2．4 IDL图像可视化开发

2．2．5 IDL程序发布

2．3 本章小结

3．数据处理及模型调试系统基础功能实现

3．1 需求分析

3．2 软件的总体设计框架

3．3 软件系统配置功能实现

3．4 用户登录界面实现

3．5 软件系统界面实现

3．6 影像显示功能实现

3．7 基本工具模块

3．8 本章小结

4 海洋环境信息提取功能实现

4．1 读取数据功能实现

4．1．1 源数据说明

4．1．2 读取数据实现

4．2 MODIS预处理自动化

4．2．1 重采样自动化实现

4．2．2 GLT几何变换实现

4．2．3 ROI实现

4．2．4 大气校正实现

4．2．5 含云量判断实现

4．2．6 波段运算实现

4．2．7 导出为栅格数据

4．3 数据处理模块实现

4．3．1 叶绿素a提取实现

4．3．2 悬浮泥沙提取实现

4．3．3 海面温度提取实现

4．3．4 赤潮预警区提取实现

4．3．5 批量水色水温提取实现

4．3．6 后台批量数据处理实现

4．4 数据处理结果对比和结论总结

4．4．1 对比分析目的

4．4．2 测试数据说明

4．4．3 统计结果和结论

4．5 本章小结

5 反演模型调试功能实现

5．1 模型调试目的

5．2 调试参数

5．3 模型调试

5．4 数据统计

5．5 散点统计图

5．6 结果对比分析

5．7 本章小结

6 软件测试与应用实例

6．1 数据处理测试

6．2 调试功能测试

6．3 应用实例

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

附录

作者简历

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