基于遥感和GIS的我国季风海洋型冰川区冰碛物覆盖型冰川边界的自动识别

冰碛物覆盖型冰川边界的自动识别是冰川遥感监测的难点,综合遥感图像和DEM等多种数据,提出了一种基于遥感和地理信息系统的改进的半自动集成分类方法.该方法选择NDSI、NDVI作为分类指标,通过栅格DEM反演地表现象,并利用处于热红外波段的TM6探测地物的热辐射差异,应用栅格图像和GIS进行邻接空间分析,将冰川及冰碛物覆盖型冰川进行区别和分类.选择我国典型的季风海洋型冰川区——贡嘎山地区大量冰碛物覆盖的贡巴冰川作为实例进行研究,取得了较好的分类结果.该方法比Frank Paul提出的方法更适合于我国海洋型冰川的遥感研究,同时也提出了存在的问题.     

西昆仑山崇测冰川区多源遥感影像的冰川信息提取方法研究

冰雪独有的性质与特性使得基于遥感影像对其进行信息提取成为可能,如何进行精准的冰雪信息提取是冰雪时空变化研究的关键和基本要求。利用多源遥感影像（TM、IRS-P5和SAR）对西昆仑山崇测冰川区的冰川进行信息提取,采用不同分类方法和数据融合方法,分别针对光学影像和微波影像进行处理,提取冰川信息并进行比较分析。结果表明：面向对象分类方法是最优的冰川信息提取方法;图像融合处理有助于提高冰川信息的提取精度,特别是多光谱和高分辨率图像融合后再分类,提取效果更为理想。     

ESR测年技术在第四纪冰川年代学中的研究综述

近些年,宇宙成因核素暴露年代、光释光和放射性碳埋藏年代等方法在第四纪冰碛物的年代测定中已经取得显著进展.但对于第四纪冰川沉积物10万年甚至百万年以上的冰碛物样品的埋藏年代和暴露年代,由于方法自身问题或沉积物后期地质地貌过程的改造,使上述方法存在定年方面的挑战.而电子自旋共振（ESR）广泛的测年范围,使其在第四纪样品的测年中发挥着不可替代的作用.目前,石英ESR信号的衰退特征已有许多研究进展,但是对于冰碛物中的ESR信号的研究还很少.ESR测年方法由于缺乏测年机理的研究,西方学者和国内一些测年学者对这种方法的定年存有疑虑.因此,我们在典型冰川区开展对冰碛物中石英砂ESR信号变化的机理研究,得到人工研磨可以使ESR信号强度下降到原来值的53%~69%,但并不能使ESR信号完全归零.如果在以后的研究中能够找出这些残留信号值大小,并予以扣除,将会大大提高ESR冰碛物测年精度.在今后的研究中应探求其测年机理,提高测试样品的石英纯度,增强ESR测年信号的精度,使这种方法成为冰碛物交叉测年中独立可信的测年方法之一,为第四纪冰川研究中的老冰碛物的定年提供准确的年代依据.     

基于GIS的冰川中流线自动提取方法设计与实现

冰川长度是冰川编目的重要组成部分, 在冰川变化研究中具有十分重要的作用. 基于冰川轮廓矢量数据和数字高程模型数据, 从冰川形态角度提出了针对单一盆地与单一出口、复式盆地与单一出口、冰帽三种类型冰川的中流线自动提取方案, 并在GIS软件支持下实现了冰川海拔最高点与最低点、冰川中流线的自动提取. 以乌鲁木齐河源1号冰川、喀纳斯冰川、古里雅冰帽和野牛沟冰帽为例, 分别提取了各条冰川的中流线, 结果表明SRTM和ASTER GDEM两类数字高程模型数据对冰川海拔最高点与最低点的位置判别影响较小; 对单一盆地与单一出口类型冰川中流线实现了自动化提取, 而对于复式盆地与单一出口冰川类型和冰帽类型, 在冰川中流线提取中仍需专家知识支撑. 与我国第一次冰川编目中的长度数据相比, 本方法提取的冰川长度数据更加合理, 对于补充与完善我国第二次冰川编目数据集具有一定的参考价值.     

基于GIS的冰川动力学模型部分参数自动提取研究

对冰川进行动力学模拟,对于理解和预测冰川对气候变化的响应具有非常重要的意义.每条冰川主流线上各节点间的面积-高程分布、坡度等是冰川动力学模拟中必需的参数,采用人工方法提取冰川的这些参数需要耗费大量时间和人力.因此,在GIS技术支持下提高获取参数的自动化程度对于获取参数的效率十分重要.以叶尔羌河流域为例,以冰川分布矢量、冰川主流线、流域的数字高程模型为基础,开展了冰川动力学模型参数自动提取流程的试验研究.研究参考了人工提取的流程,先自动提取冰川主流线上各节点处的高程,进而获取主流线上各节点之间的分带面积,最后计算出其他参数,如冰川作用差、长度、坡度等.整个过程基本实现了提取流程的自动化,为流域冰川动力学模拟提供了有效工具.     

Problems and Analyses of Optically Stimulated Luminescence Studies of Glacial Deposits from Daocheng Ice Cap, Sichuan, China

冰川事件是气候波动最直接的地质证据,利用冰川作用过程中形成的冰碛物的年代数据建立冰川事件的时间顺序,是反演冰川演化历史以及区域古气候和古环境的有效途径.然而,由于冰川沉积环境的复杂性,很大程度限制了冰川年代数据的获取.近年来,随着光释光测年技术的不断完善,其应用范围已经扩展到冰川沉积物的年代测定.本文利用光释光(OSL)测年技术对青藏高原东南部稻城冰帽库照日地区系列冰碛垄进行年代测定,试图建立库照日地区冰川事件的年代序列.然而,光释光(OSL)年代结果与先前发表的ESR和宇生核素10Be暴露年代数据不一致,且个别数据与地貌新老关系不符.通过对比分析显示:冰碛物样品埋藏前释光信号的部分晒退以及样品提取的石英不纯,可能导致冰碛物光释光测年的较大误差和不准确性,应该引起足够的注意.     

基于高分卫星数据的冰川长度综合提取方法

冰川长度是冰川变化研究中的重要参数。以青藏高原普若岗日冰原为研究对象,基于高分一号卫星遥感影像和数字高程模型数据,利用波段阈值法和目视解译相结合的方法提取冰川边界,综合利用冰川中心线法和冰川主流线法获取冰川长度,并在地理信息系统技术支持下进行了实现。结果表明,提取的冰川长度线与人工数字化的冰川长度线吻合度较好,精度可达97.9%,且执行效率较高。     

青藏高原古里雅冰帽冰碛和冰水沉积物粒度特征及其意义

冰冻圈演化不仅与青藏高原水塔变化、地表侵蚀风化及荒漠化密切相关,还深刻影响着亚洲季风系统和全球气候,冰碛物的粒度组成可以为冰冻圈演化提供重要信息,但高原冰碛物的特征粒度组成及其形成机理仍不清楚,高原冰碛物与高原冷黄土及河湖沉积物的关系也不明确。为此,选择青藏高原最大的冰帽——古里雅冰帽的冰碛物及系列冰水沉积物,开展系统粒度组成研究。研究发现：自终碛到冰川前端冰水扇及下游河流冰水沉积均表现出特征的双峰模态,即1~3 Φ（500~125 μm）的中细砂峰和6~8 Φ（16~4 μm）的细粉砂峰,前者可能由冰川压碎、寒冻风化崩裂作用造成,后者由冰川研磨作用形成,并受到源区基岩岩性软弱和组成颗粒大小的影响。冰川磨蚀的细粉砂组分含量,从冰碛物经冰水扇、河流到湖滩沉积物整体呈现减小趋势,粗粉砂在湖滩沉积中几乎完全被风吹走,粗粉砂直接成为下游黄土的物源并富集其中成为黄土特征组分,水流分选在开口湖泊中产生粗、细粉砂的明显富集,这些证据揭示出,无论是与冰川发育相关的尾闾湖沉积还是近源、远源的青藏高原及周边黄土沉积,其粉砂组成和来源,均可为高原冰冻圈的形成演化提供重要信息。     

山地冰川中流线自动提取方法研究北大核心CSCD

冰川是冰冻圈的重要组成部分,被誉为气候变化的“指示器”和“预警器”。而冰川中流线则是反映冰川几何形态的关键参数之一,是确定冰川长度随时间变化、分析冰川运动速度场和估算冰川体积等的一个重要参量。本文基于泰森多边形法,结合冰川表面地形特征,从形态学角度提出了一种山地冰川中流线自动化快速提取的新方法。本方法根据数字高程模型数据分别以冰川矢量边界线上局部最高点和最低点为起始点和终点,并结合提取冰川中心线的方法提取冰川的中流线。将本方法应用于青藏高原1014条山地冰川中,自动生成了相应的冰川中流线2114条,提取成功率为100%。通过将本文所提方法与Kienholz方法所提取的冰川中流线的平均长度进行比较,发现本文方法和Kienholz方法所提取冰川中流线的平均长度比为0.98,具有很高的一致性。另外,对于不同类型冰川的中流线提取,我们引入了Zhang方法和Kienholz方法与本文方法的提取结果进行了对比,结果表明本方法提取结果覆盖更全。本文所提方法可基于冰川编目数据中的冰川矢量边界线数据和数字高程模型数据,在无人工参与的情况下,实现对冰川中流线的自动化快速提取。     

遥感蚀变信息提取研究综述

矿物蚀变信息是地质找矿的重要依据和手段，利用遥感数据提取蚀变信息是遥感应用领域研究的热点.通过对近年来蚀变信息提取涉及的遥感数据、矿物类别、常用方法等进行梳理，对比分析不同遥感蚀变信息提取方法的效果，总结了遥感蚀变信息提取的发展方向.结果表明，遥感数据朝着高空间分辨率发展，蚀变信息的地面精度随之提高；光谱分辨率的提高使得可提取矿物越来越多；数学方法和人工智能的发展提升了蚀变信息提取方法的应用空间.     

Genesis of marginal moraines in the Caucasus

Composition and fabric of different moraines in the glaciated areas of Central Caucasus were studied to elucidate sedimentary environments and geomorphological processes. Methods used included particle-size distribution, pebble and mineral counts, shape analysis of pebbles, and till fabric analysis. Samples were taken from superglacial and basal debris, marginal moraine ridges and till horizons, and quantitative parameters were established for different glacial environments and till accumulation processes. Considerable differences in composition and fabric of superglacial and basal debris were caused by their specific transport conditions. Most marginal moraines consist of material similar to basal debris and only the topmost parts of some ridges have a noticeable incorporation of superglacial debris. These results point to considerable erosion of mountain valleys by temperate glaciers. Previous geomorphological investigations have emphasized the importance of superglacial debris in the formation of marginal moraines by alpine glaciers, but this viewpoint is not supported by the studies performed.     

表碛覆盖型冰川的提取方法及变化

表碛覆盖型冰川是山地冰川的一种特殊类型,表碛的存在使得其对气候变化呈现出不同的响应特征。基于2011—2020年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像和ASTER DEM数据,在综合分析表碛光谱、地形和地表温度特征基础上提出TDSI（temperature NDDI slope ice）方法,并将其用于提取中国境内托木尔冰川等6条大陆型冰川和雅弄冰川等3条海洋型冰川。结果表明：基于TDSI方法提取表碛覆盖型冰川的总体精度为91.23%,其中大陆型和海洋型表碛覆盖冰川的精度分别为91.20%和90.97%。2011—2020年6条大陆型冰川和3条海洋型冰川面积平均减少0.06%和0.11%,而表碛面积分别增加了11.92%和18.35%。大陆型冰川表碛主要分布在其中值海拔以下,而海洋型冰川表碛分布范围更广,近10年间二者均呈现向冰川上部扩张趋势。气温上升是冰川消融退缩和表碛增加的主要原因,同时冰川流速变化和终碛湖演变也对表碛变化有一定影响。     

基于GF-1卫星遥感的冰川边界识别

高分一号（GF-1）卫星的成功发射开启了国产高分辨率对地观测的新时代, 为探讨国产高分卫星在冰川边界识别中的有效性, 在缺少短波红外和热红外波段的情况下, 将GF-1影像、 建立的波段比值Band1/Band4, 数字高程模型和坡度相结合, 采用面向对象的分析方法, 经过反复试验, 确定影像分割和合并尺度, 进而确定冰川边界的知识规则, 最终实现冰川边界的识别。以研究区第二次冰川编目数据集作为参考数据, 采用混淆矩阵的方法对识别结果进行验证, 总体精度和Kappa系数为90.05%和0.79。同时将识别结果与人工修订冰川边界进行对比, 可以发现除少量冰舌末端冰川外, 该方法可以有效地对冰川进行识别。建立的知识规则显示仅仅利用蓝色波段和DEM就可以有效地提取裸冰区, 波段比值、 坡度和纹理特征更有助于冰舌的提取。该研究表明GF-1卫星数据可以有效识别冰川范围, 为冰川研究提供可靠的数据和研究基础。     

Estimation and analysis of the surface velocity field of mountain glaciers in Muztag Ata using satellite SAR data

Muztag Ata is a mountain known as the “Father of glaciers” in the west of China. However, its glacier flow pattern has never been studied. In this paper, the velocity of mountain glaciers on Muztag Ata is mapped by two methods (InSAR and offset-tacking) using SAR data. This map provides a detailed view of the features of glacier motion on Muztag Ata. A special effort was also made to assess the accuracy of the glacier velocity estimates. To ensure the accuracy of the derived results, the validation of the results was conducted over two glaciers (Saliymek Glacier and Kuksay Glacier). The two methods yielded similar results that agree well with each other. The patterns of glacier velocity on Muztag Ata suggest that mountain topography, westerly winds and the monsoon have a strong influence. Our results show that motion of glaciers in the southern and western regions of Muztag Ata is faster than that in the northern and eastern regions. Eleven glaciers were identified, along which glacier velocities exhibited distinctive behavior in terms of the spatial variability of the glacier motion. The occurrence of the local flow maxima and minima at consistent locations over different parts of different glaciers suggests that the subglacial topography, glacier size and glacier orientation affect the overall flow patterns. The velocities are very low in the surface debris cover of some glaciers, which suggests debris cover has an impact on glacier motion.     

近15a喜玛拉雅山中段波曲流域冰川和冰湖变化

西藏聂拉木县波曲流域内分布有大量的冰川和冰湖,通过对2000/2001年度遥感数据解译并与1987年的数据对比,发现近15 a来该流域内的冰川面积、冰湖数量和面积等均发生了巨大的变化,结果表明:冰川总面积减小了20%,>0.020 km²的冰湖数量增加了11%,冰湖面积增加了47%.其中位于西夏邦马峰东侧的嘎龙错和扛西错最为典型,面积分别增加了104%和118%.2005年夏季野外考察对以上资料进行了核实.在全球气候变暖的趋势下,预计该流域内的冰川面积将进一步缩小,冰湖数量在小幅增加后将会出现大规模的冰湖溃决,导致严重的泥石流灾害.     

西天山托木尔峰南麓大型山谷冰川冰舌区消融特征分析

基于对托木尔峰南麓托木尔型山谷冰川的野外考察和典型冰川的定位观测,对冰面被表碛广泛覆盖的所谓“托木尔型”冰川冰舌区表碛与冰面消融的关系进行了研究. 结果表明：表碛对冰面消融、冰川水文过程、冰川变化等均具有重要影响,当表碛厚度超过3 cm时,表碛对冰面消融就产生明显抑制作用,且随着厚度增加,冰面消融显明减弱. 科其喀尔冰川表面的观测表明,由末端向上,表碛厚度逐渐减薄. 受表碛影响,科其喀尔冰川区最大的消融量出现在海拔3 800~3 900 m之间、表碛物厚度小于10 cm的区域内;冰川消融强度由此向上随着海拔的升高而下降,向下随表碛厚度的增大而减弱. 冰面湖的发育是表碛覆盖冰川的又一主要特征,湖水对冰面的融蚀和快速排泄成为冰面产汇流的主要过程. 科其喀尔冰川研究表明,两三个冰面湖排泄形成的融蚀冰量就相当于冰川末端退缩造成的冰量损失. 因此,冰面湖等热喀斯特地形的形成、扩张融蚀、融穿排泄、形成湖区低地,这一周而复始的过程不仅是其主要消融方式之一,而且也强烈的影响着冰川水文及冰川变化. 托木尔峰南麓地区大型冰川变化主要以厚度减薄为主,而不是像大多数冰川显著的变化主要表现在末端和面积减少方面.     

西藏桑日县巴玉水电站上游石冰川分布特征

全球变暖背景下石冰川运动加快,石冰川舌部沉积物堆积增加,导致泥石流的风险增大,石冰川可能是冰冻圈地区未来重要的致灾因素之一。随着社会经济和技术水平不断提高,人类活动范围不断扩大,越来越多的工程建设向偏远的高海拔山区推进,不可避免地面临石冰川问题。拟建于雅鲁藏布江中游桑日-加查峡谷段的一级电站巴玉水电站上游是否存在不稳定的石冰川分布受到关注。鉴于此,利用0.5 m分辨率GEOeye-1遥感影像,通过石冰川特有的纹理特征,结合SRTM提取的坡度信息,通过人工解译识别出拟建巴玉水电站上游的石冰川分布信息。结果表明：（1）石冰川集中在雅鲁藏布江北侧上游,共有27条,覆盖总面积为12.2±0.9 km²,平均面积为0.5 km²,平均长度为1 456 m,平均宽度为280 m。（2）石冰川分布在海拔4 570~5 720 m之间,平均末端海拔为4 920 m,属于舌状石冰川群,近50%石冰川处于活跃期,其中5条发生了前缘垮塌现象,可能引起泥石流等大型灾害。