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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

海冰在极地以及全球气候系统中扮演着重要角色，它作为隔离层影响着海洋大气的热量动量传输，且其冻融过程在全球热盐环流中对淡水通量有一定的影响。海冰是海洋活动的主要威胁，为了保证航行安全需要了解海冰状况，同时海冰漂移也是沉淀物和污染物传输的重要组成部分。因此，研究海冰漂移速度有重大的意义。

基于最大互相关法，通过卫星获取到的数据可以反演海冰漂移的速度，并且具有一定的可行性，但最大相关系数法仍存在一些局限性，因此，选择最大互相关系数法（mcc）的目的是对该方法进行完善。

国内外研究现状

我国基于最大互相关法，利用海洋二号（hy-2）卫星扫描微波辐射计37ghz通道多时相垂直极化亮温数据，获取了北极海冰漂移速度。采用2012年和2013年国际北极浮标计划海冰现场观测数据，对利用微波辐射计亮温资料反演的冬季北极海冰漂移速度进行了定量验证，结果表明：流速和流向均方根误差分别为1.12cm/s和16.37，从一定程度上说明了hy-2卫星扫描微波辐射计亮温数据反演海冰漂移速度的可行性。此外，使用美国国防气象卫星f-17搭载的专用微波成像仪91ghz通道垂直极化亮温，采用高斯拉普拉斯滤波方法进行处理，结合最大互相关法反演的海冰漂移速度，优于法国海洋开发研究院海冰漂移速度产品。国内外学者已经开展了多种遥感资料反演海冰漂移速度的研究。ninnis等首先将最大互相关系数方法应用于甚高分辨率辐射计（advanced very high resolution radiometer,avhrr）数据，自动地反演了波弗特海域海冰漂移速度，证明了最大相关系数法方法可有效反演海冰漂移场，但没有去除空间不连续的速度矢量。随后的一些研究将此方法应用于高分辨率、全天候的合成孔径雷达图像对，成功绘制了移动大且旋转小的海冰的流动图。kwok等利用地球物理学处理系统反演海冰移动信息，该系统混合了基于特征和基于区域的图像匹配算法，不仅很好计算了旋转小的浮冰中央区域，也有效反演了变化复杂的海冰边缘移动信息。emery等为了有效去除空间不连续的海冰漂移速度，将最大相关系数法与空间滤波技术相结合，利用avhrr数据反演了北极弗拉姆海峡海冰速度，但是avhrr数据受云污染有空间缺口。黄润恒等处理avhrr资料得到辽东湾海冰表观位移的空间分布，指出选取模板时利用人机交互式特征跟踪比计算机自动跟踪更能反映流冰位移的实际情况，减小了匹配错误的概率，此方法对空间分辨率高的资料有效。agnew等证明了专用微波成像仪85ghz亮温数据可以反演全北极海冰漂移信息。liu和cavalieri及zhao等先后用ssm/i85ghz亮温数据和散射计数据通过二维高斯小波变换法获得了南北极海冰漂移速度，为海冰信息反演提供了新的方法。kwok等首次证明ssm/i37ghz频段数据也能够反演海冰移动，这对只有低频段的扫描多通道微波辐射计和hy-2卫星扫描微波辐射计研究有意义。由于资料分辨率低，获得的速度场稀疏。孙鹤泉等，邵若莉等分别使用航海雷达利用最大相关系数法反演了我国渤海海冰漂流场，对我国海冰观测与预报很重要。吴龙涛等用中分辨率成像光谱仪资料反演渤海冰漂移场，并研究其与海面风速和流速关系，弥补了局地、单点海冰观测的局限性。girard-ardhuin和ezraty结合散射计和辐射计数据，反演了融合的海冰漂移场，提高了位移估计的可靠性，获得更密集的海冰漂移场，为海冰漂移研究提供了新思路。

2. 研究的基本内容

（1） 最大互相关系数法（mcc）测量海冰漂移速度的原理；

（2） mcc法的处理流程；

（3） mcc法的最佳参数配置；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

（1）本论文的研究为理论研究，主要通过结合指导教师的科研展开研究工作，并通过阅读相关文献和编写仿真和数据处理代码来完成研究目标。

（2）查阅更多的相关研究材料掌握最大互相关系数方法，了解其反演海冰漂移速度的方法与其局限性，通过从卫星获得的数据与反演结果进行比对，并分析其误差所在，通过融合的海冰漂移场，提高了位移估计的可靠性，获得更密集的海冰漂移场。

4. 参考文献

[1] r. m.a.warren,g.d.quartly,j.d.shulter,p.i.miller and y.yoshikawa, “estimation of ocean surface currents from maximum cross correlation applied to goci geostationary satellite remote sensing data over the tsushima(korea) straits,” j.geophys.res.oceans,121, sep.2016, 6993-7009,doi:10.1002/2016jc011814.

[2] r. dirk padfield, “masked object rgistration in the fourier domain,” ieee transactions on image processing. may.2012, vol.21, no.5, pp.2706-2718.

[3] r. waqas a.qazi,william j.emery,fellow,ieee,and baylor fox-kemper, “computing ocean surface currents over the coastal california system using 30-min-lag sequential sar images,” ieee trans. geosci. remote sens., dec.2014, vol.52, no.12, pp.7559-7579.