一种海洋生产力的遥感估算方法及系统

本发明属于海洋卫星遥感，具体涉及一种海洋生产力的遥感估算方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、高生产力的海洋区域富含浮游植物生物量，并支持着丰富的生物多样性；鱼类和其他次级消费者，如鸟类和海龟，在这些地区也较为丰富。就其独特的非生物和生物特征而言，这些区域具有离散的特性。因此，监测高生产力的海洋区域对了解海洋环境及其生物多样性非常重要。

3、叶绿素 -a( chlorophyll-a,简称 chl-a)浓度是浮游植物生物量的常用指标，可通过持续监测 chl-a浓度来探测高生产力的海洋区域。分析海表水的其他生物和非生物信息来解释海洋生产力，有助于确定与表层水体相关联的进一步生物网络。例如，埃克曼输运通过风力和科氏力导致海水的垂直运动，引起上升流，其将底层富含营养盐的冷海水带到海洋表层，从而增强浮游植物生长，维持海洋初级生产力和生物多样性；对每个数据点使用基于风力计算的上升流指数，能够为该地区的海洋学提供内在的季节性视角。因此，联合使用 chl-a浓度 、海面温度（ sea surfacetemperature，简称 sst）和风数据有助于更准确地监测高生产力的海域。

4、据发明人了解，卫星遥感技术具有准实时、覆盖范围广和周期性观测等优势，现已成为监测海洋生产力的有效手段之一。有相关研究发现 chl-a浓度与 sst呈负相关关系，以及与风相关的上升流对高生产力海洋区域具有重要的影响。但是，尚未有能够精确估算全球海洋生产力的通用方法以提高对全球高生产力海洋区域时空分布和控制机制的理解。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种海洋生产力的遥感估算方法及系统，根据时序 chl-a浓度数据计算像元内高出时空平均 chl-a浓度的频率，结合频率和遥感像元 chl-a浓度水平，构建海洋生产力的遥感估算指标；使用sen’s slope方法计算时序 chl-a浓度的变化趋势，使用mk-test方法对变化趋势进行显著性检验；根据所构建的遥感估算指标和变化趋势得到全球海洋生产力水体分类和 chl-a浓度的变化趋势图，完成海洋生产力的精准遥感估算。

2、根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种海洋生产力的遥感估算方法，采用如下技术方案：

3、一种海洋生产力的遥感估算方法，包括：

4、获取卫星遥感 chl-a浓度数据；

5、根据所获取的数据,计算像元内高出时空平均 chl-a浓度值的频率，结合遥感像元 chl-a浓度水平，构建海洋生产力遥感估算指标；

6、根据所获取卫星遥感 chl-a浓度数据，计算时序 chl-a浓度的变化趋势；

7、根据所构建的遥感估算指标和时序 chl-a浓度变化趋势，得到全球海洋生产力分布和全球 chl-a浓度变化趋势；

8、根据所得到的全球海洋生产力分布和全球 chl-a浓度变化趋势，进行全球水体的分类；

9、根据所得到的全球水体分类结果，评估海洋生产力的空间分布和变化趋势。

10、作为进一步的技术限定，采用掩膜法提取保留所获取的卫星遥感 chl-a浓度数据中的近海区域数据，在所提取的数据中计算时空平均 chl-a浓度；根据每个像元内有效 chl- a浓度数据的个数以及不小于所得到的时空平均 chl-a浓度的个数，得到像元内高出时空平均 chl-a浓度的频率。

11、作为进一步的技术限定，结合所获取的卫星遥感数据，采用 chl-a浓度反演算法得到改进的遥感像元时序 chl-a浓度数据；基于改进的遥感像元时序 chl-a浓度数据计算像元内高出时空平均 chl-a浓度的频率；根据像元内高出时空平均 chl-a浓度的频率和像元 chl- a浓度水平，完成海洋生产力遥感估算指标的构建。

12、进一步的，使用非参数趋势估计法（即sen’s slope）计算时序 chl-a浓度的变化趋势，使用趋势检验法（即mk-test）对所得到的时序 chl-a浓度变化趋势进行显著性检验，得到全球 chl-a浓度变化趋势。

13、作为进一步的技术限定，根据所得到的像元内高出时空平均 chl-a浓度值的频率和 chl-a浓度数据，将全球海洋生产力水体分为高生产力水体、中生产力水体、低生产力水体和无生产力水体。

14、作为进一步的技术限定，所述全球水体分类结果至少包括高生产力增长趋势水体、高生产力无趋势水体、高生产力减少趋势水体、中生产力增长趋势水体、中生产力无趋势水体、中生产力减少趋势水体、低生产力增长趋势水体、低生产力无趋势水体、低生产力减少趋势水体、无生产力增长趋势水体、无生产力无趋势水体和无生产力减少趋势水体。

15、根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种海洋生产力的遥感估算系统，采用如下技术方案：

16、一种海洋生产力的遥感估算系统，包括：

17、获取模块，其被配置为获取卫星遥感 chl-a浓度数据；

18、构建模块，其被配置为根据所获取的数据,计算像元内高出时空平均 chl-a浓度值的频率，结合遥感像元 chl-a浓度水平，构建海洋生产力遥感估算指标；

19、计算模块，其被配置为根据所获取卫星遥感 chl-a浓度数据，计算时序 chl-a浓度的变化趋势；根据所构建的遥感估算指标和时序 chl-a浓度变化趋势，得到全球海洋生产力分布和全球 chl-a浓度变化趋势；

20、分类模块，其被配置为根据所得到的全球海洋生产力分布和全球 chl-a浓度变化趋势，进行全球水体的分类；

21、估算模块，其被配置为根据所得到的全球水体分类结果，评估海洋生产力的空间分布和变化趋势。

22、根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：

23、一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方案所述的海洋生产力的遥感估算方法中的步骤。

24、根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：

25、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方案所述的海洋生产力的遥感估算方法中的步骤。

26、根据一些实施例，本发明的第五方案提供了一种计算机程序产品，采用如下技术方案：

27、一种计算机程序产品，包括软件代码，所述软件代码中的程序执行如本发明第一方案所述的海洋生产力的遥感估算方法中的步骤。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、本发明基于卫星反演的 chl-a浓度构建全球海洋生产力遥感估算指标，以对全球海洋生产力进行初步的评估；使用卫星反演的 chl-a浓度数据，在宏观（全球）和微观（区域）层面提供系统的海洋生产力评估，并具备足够的时间信息，为沿海水域管理者提供决策支持。

30、本发明根据时序 chl-a浓度数据计算像元内高出时空平均 chl-a浓度的频率，结合频率和遥感像元 chl-a浓度水平，构建海洋生产力的遥感估算指标；使用sen’s slope方法计算时序 chl-a浓度的变化趋势，使用mk-test方法对变化趋势进行显著性检验；根据所构建的遥感估算指标和变化趋势得到全球海洋生产力分布和 chl-a浓度的变化趋势图，进而得到全球海洋水体分类图，完成海洋生产力的精准遥感估算。

技术特征：

1.一种海洋生产力的遥感估算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1中所述的一种海洋生产力的遥感估算方法，其特征在于，采用掩膜法提取保留所获取的卫星遥感chl-a浓度数据中的近海区域数据，在所提取的数据中计算时空平均chl-a浓度；根据每个像元内有效chl-a浓度数据的个数以及不小于所得到的时空平均chl-a浓度的个数，得到像元内高出时空平均chl-a浓度的频率。

3.如权利要求1中所述的一种海洋生产力的遥感估算方法，其特征在于，结合所获取的卫星遥感数据，采用chl-a浓度反演算法得到改进的遥感像元时序chl-a浓度数据；基于改进的遥感像元时序chl-a浓度数据计算像元内高出时空平均chl-a浓度的频率；根据像元内高出时空平均chl-a浓度的频率和像元chl-a浓度水平，完成海洋生产力遥感估算指标的构建。

4.如权利要求3中所述的一种海洋生产力的遥感估算方法，其特征在于，使用非参数趋势估计法计算时序chl-a浓度的变化趋势，使用趋势检验法对所得到的时序chl-a浓度变化趋势进行显著性检验，得到全球chl-a浓度变化趋势。

5.如权利要求1中所述的一种海洋生产力的遥感估算方法，其特征在于，根据所得到的像元内高出时空平均chl-a浓度值的频率和chl-a浓度数据，将全球海洋生产力水体分为高生产力水体、中生产力水体、低生产力水体和无生产力水体。

6.如权利要求1中所述的一种海洋生产力的遥感估算方法，其特征在于，所述全球水体分类结果至少包括高生产力增长趋势水体、高生产力无趋势水体、高生产力减少趋势水体、中生产力增长趋势水体、中生产力无趋势水体、中生产力减少趋势水体、低生产力增长趋势水体、低生产力无趋势水体、低生产力减少趋势水体、无生产力增长趋势水体、无生产力无趋势水体和无生产力减少趋势水体。

7.一种海洋生产力的遥感估算系统，其特征在于，包括：

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-6中任一项所述的海洋生产力的遥感估算方法的步骤。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-6中任一项所述的海洋生产力的遥感估算方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括软件代码，其特征在于，所述软件代码中的程序执行如权利要求1-6中任一项所述的海洋生产力的遥感估算方法的步骤。

技术总结
本发明属于海洋卫星遥感技术领域，具体涉及一种海洋生产力的遥感估算方法及系统；其中，海洋生产力的遥感估算方法包括：获取卫星遥感Chl‑a浓度数据；计算像元内高出时空平均Chl‑a浓度值的频率，结合遥感像元Chl‑a浓度水平，构建海洋生产力遥感估算指标，计算时序Chl‑a浓度的变化趋势，得到全球海洋生产力分布和全球Chl‑a浓度变化趋势；根据所得到的全球海洋生产力分布和全球Chl‑a浓度变化趋势，进行全球水体的分类，评估海洋生产力的空间分布和变化趋势。本发明解决了尚未有能够精确估算全球海洋生产力的通用方法以提高对全球高生产力海洋区域时空分布和控制机制理解的难题，实现了海洋生产力遥感的精准估算。

技术研发人员：杨萌萌,房桦,桑胜举,张国锋,侯迎坤,冯昌利
受保护的技术使用者：泰山学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23