全球变暖问题加剧了北极海冰的快速消融,海冰范围的大幅减少以及海冰厚度的持续变薄使得北极航道的全面开通成为可能。北极航道开通后将缩短传统航运路线的距离,减少传统航线的运输压力,同时提供更多探索北极丰富资源的机会,对全球的航运形势和贸易格局造成影响。中国作为近北极国家,北极航道的成功开通将为我国带来极大的商业利益和经济效益,同时也对我国的“冰上丝绸之路”以及海洋强国建设产生重大意义。然而,北极地区环境条件恶劣、航行风险大,针对北极航道冰情监测以及可通航性的相关研究中存在一些问题,包括所用海冰数据空间分辨率低难以监测冰情细节、海冰数据单一无法全面体现冰情、冰区航行研究中的风险量化模型对冰情的量化不够完善等。因此,如何对北极航道的海冰冰情进行全面、精准的监测,并基于此为航行船舶规划适宜可行的冰情最优航线就显得尤为重要。本文使用Sentinel-2光学影像和ICESat-2的海冰干舷产品ATL10,在西北航道的四处区域上进行了高空间分辨率海冰参数提取,以及针对PC6级破冰船的航道可通航性分析研究,并对使用多种航线规划方式得到的航线结果进行了比较与分析,以期实现对航道区域海冰冰情的精准监测,同时为极地航行船舶寻找到更为安全、可靠的航线规划方式。首先,本文使用阈值分类后的Sentinel-2冰水二值结果进行100 m高空间分辨率的海冰密集度提取。同时构建Sentinel-2光学影像反照率与ATL10海冰干舷数据之间的回归模型,利用该模型生成与影像范围一致的海冰干舷数据,进而通过静力平衡模型反演得到100 m高空间分辨率的海冰厚度信息。本文提出的回归建模方法有效弥补了ICESat-2数据由于垂轨间距过大,通常无法用来提取完整区域面积下密集海冰信息的不足。随之使用海冰密集度和海冰厚度数据对PC6级破冰船进行了航道可通航性分析。研究表明,高空间分辨率的海冰参数结果不仅可以体现大块海冰和开阔水域的分布情况,还可以完整且清晰地识别诸如细小冰间水道等冰情细节之处,从而能够实现对真实海冰冰情的精准表达以及更为精确的可通航区域划分。其次,本文将景观生态学中的景观格局指数引入海冰领域,在人工模拟的海冰密集度相同而海冰分布情况不同的冰情图上计算景观格局指数,证实了景观格局指数与碎冰区域海冰的破碎程度存在对应关系。进而将经过主成分分析综合后的指数结果定义为新的海冰参数——海冰破碎度,实现了对碎冰区域海冰破碎程度的量化。本文分别再次提取了3.125 km低空间分辨率的海冰密集度、海冰厚度和海冰破碎度结果,基于不同空间分辨率的海冰参数结果和距离因素构建冰情-距离量化模型,并使用空间分辨率和参数种类不尽相同的多种模型为PC6级破冰船规划航线。研究表明,使用高空间分辨率冰情-距离量化模型规划的航线会尽可能沿冰间水道等冰情较轻的适航区域分布,而低空间分辨率的冰情-距离量化模型所规划的航线容易通过大块海冰分布区域,可能需要消耗燃料破冰航行。使用加入了海冰破碎度后的高空间分辨率四参数冰情-距离量化模型规划的航线普遍倾向于通过海冰密集度和海冰厚度相对更小,同时海冰更为破碎的区域,这可能是由于海冰破碎度提升了原有海冰参数对冰情描述的全面性,从而能将航线规划至冰情更轻的适航区域。因此,高空间分辨率的四参数冰情-距离量化模型能够为船舶的冰区航行提供更有力的保障。最后,本文对比分析了基于高空间分辨率四参数冰情-距离量化模型与风险量化模型的航线规划结果差异。研究表明,冰区航行研究中常用的风险量化模型虽然会用相应的综合风险指数对各类冰情进行量化,但是其类别划分过于宽泛,不能反应真实冰情的细节变化,从而难以准确识别适航区域。同时,为了缩短航线距离,使用风险量化模型所规划的航线倾向于通过冰情较重的区域,航行风险高,安全性低。相比之下,直接基于高空间分辨率海冰参数结果构建的冰情-距离量化模型可以实现对真实冰情更为全面和精准的表达,保证了航线规划过程中对适航区域的正确选择,所规划航线的距离虽然相对较长,但是能够尽可能都分布于冰情较轻区域,航行安全性较高。