《利用衛星遙感技術進行火山灰雲監測的方法研究》是依託上海大學，由李成范擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用衛星遙感技術進行火山灰雲監測的方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李成范
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
火山灰雲不但引起全球氣候和環境系統的重大變化，還會威脅航空安全，甚至危及社會穩定。熱紅外衛星遙感技術的發展為監測火山灰雲提供了新手段。目前，針對熱紅外遙感數據的火山灰雲災害監測方法相對較少，且這些方法基本上都存在精度低、適用範圍窄的局限性。我們通過探索火山灰雲物理、化學性質以及對火山灰雲遙感識別特徵進行融合，提出了考慮火山灰雲遙感識別特徵、並且綜合實際地表覆蓋類型和氣象環境因素的火山灰雲遙感監測算法，該算法擴展了中解析度成像光譜儀（MODIS）感測器在火山灰雲監測中的適用性；根據國產風雲三號01批A星（FY-3A）熱紅外遙感數據的特點，重點探討了適合於FY-3A的火山灰雲遙感監測算法，並且通過實例對算法精度進行驗證和對比分析，進而對感測器類型和不同時段等方面進行擴展。以期為我國將來利用國產多波段熱紅外衛星遙感數據進行火山灰雲災害監測和預警研究提供參考。
結題摘要
火山灰雲主要是由火山劇烈噴發出的大量火山灰碎屑顆粒物和氣體混合而成。由於其特殊的物理、化學性質，火山灰雲能夠長期停留在高空中。隨著全球經濟一體化的快速發展，火山灰雲對航空安全的威脅也逐漸凸顯出來。衛星熱紅外遙感技術能夠及時、準確地獲取火山灰雲熱紅外輻射通量信息，具有全天候監測的特點，與傳統的地面站點監測相比，優勢非常明顯。 本項目以2010年4–5月艾雅法拉火山灰雲、2011年6月11日普耶韋火山灰雲、2014年5月30日桑厄昂火山灰云為典型案例，利用MODIS和FY-3A遙感數據，在前期研究基礎上開展了一系列的火山灰雲遙感監測方法及套用嘗試。具體包括：（1）針對VBICA模型和SVM特徵，提出了VBICA-SVM的火山灰雲遙感監測方法。該方法利用貝葉斯推論、變分近似算法和SVM分類器實現了火山灰雲信息的非線性分離；根據火山灰雲的形成和擴散過程，探索性地將火山灰雲發展過程人為劃分為前期形成階段和後期擴散階段。（2）針對火山灰雲前期特徵和PCA、ICA、SVM模型特點，提出了PCA-ICA加權與SVM相結合的火山灰雲遙感監測方法。該方法充分利用遙感數據中的二維和高維空間的統計特徵與線性關係以及SVM非線性特點，提高了火山灰雲在前期形成階段的遙感監測效果；（3）針對火山灰雲後期特徵和傳統FCM模型特點，提出綜合PCA與帶鄰域約束FCM的火山灰雲遙感監測方法。該方法通過降維和增加FCM鄰域約束信息，提高了火山灰雲在後期擴散階段的遙感監測效果。 在項目實施過程中，取得的成果主要包括科研論文、學術專著和軟體著作權等。此外，項目組還搭建了展示項目研究成果和介紹火山灰雲遙感監測的科普性網站。本項目立足於我國航空安全需要，藉助衛星熱紅外遙感技術實現對典型火山灰雲的監測研究和探討。研究思路和成果可以為其他火山灰雲遙感監測研究提供借鑑，同時對後續利用國產多源衛星遙感數據，構建火山灰雲遙感監測方法和套用理論體系，具有一定的理論意義和套用前景。
