东南极达尔克冰川表面运动速度特征研究

2007-2012年,在东南极达尔克冰川实施了18期空间方向交会观测,解算得到了冰川的运动规律:其整体平均运动速度为0.41 m·d^-1,平均流向的方位角为7.01°;总的来说,其冬季和夏季的流速基本相当,但冰川前缘附近的运动在冬季显得更为活跃;冰川横截面上从边缘到中心,流速逐渐增大,流速最大的点出现在冰川中轴线上,流速最小的点则出现在边界附近;沿冰川流动方向,从上游至入海口,流速亦逐渐增大,冰川前缘流速最大,此处有较多的冰裂缝发育.与之前的遥感研究结果相比较,冰川运动比较稳定,流速未发现显著变化.     

天津市高精度GPS地面沉降监测网数据处理中的若干技术问题探讨

本文以天津市区地面沉降GPS监测网为例,探讨了高精度GPS地面沉降监测网数据处理中的若干技术问题。研究表明,GPS数据处理软件、GPS监测网的框架基准、大气延迟改正和粗差对计算结果的精度有很大影响。在对GPS原始观测数据进行后处理时,只有对影响计算精度的各种误差源进行有效改正,GPS高程分量的精度才有可能达到毫米级,才能满足地面沉降监测的要求。     

全站仪中间法三角高程测量精度分析

通过对全站仪中间法三角高程测量原理进行分析,推导了中间法三角高程的误差传播公式,研究了测距误差、测角误差和大气折光系数误差对高差的精度影响。采用中间法三角高程测量方法在一个较小范围内进行了三角高程测量,779 m的水准路线测量闭合差为0.5 mm,并和精密二等水准成果进行了对比分析,试验结果验证了该方法可以替代高精度水准测量的可行性。     

基于广域次声传感器网络的地震本地次声波监测

通过提出应用于广域次声传感器阵列的最小方差法信号源定位模型, 分析了阵列信号相关系数特征和本地次声波实时大气传播特性, 对阵列阵元数量、阵元组成结构引起的定位误差以及本地次声波的真实大气传播射线进行仿真, 并利用中国境内布置的广域次声传感器网络监测到了2013年4月20日四川芦山(雅安)地震的瑞利波激发的本地次声波, 验证了上述模型和仿真, 结合中国地震台网的国内的地震监测台站数据, 从信号走时、信号互相关系数、小波时频图、质点运动轨迹等方面进行了分析与对比, 并使用广域最小方差法搜索的算法对次声波和地震波进行定位, 结果显示: 各次声站点接收到由地震瑞利波引起次声站附近地表震动产生并垂直地表向上传播的次声波, 在地震瑞利波之后到达, 而且相关系数都达到0.6~0.9, 计算得到次声波源方位角为230°(以北京为原点), 距离震中小于150 km, 而且本地次声波受大气传播影响较小, 能够较容易的被广域次声阵列探测到, 因此地震本地次声波监测能够作为地震监测、研究地面起伏运动与大气波动关系的有效手段.      

岩土工程中位移监测方法及精度分析

在岩土工程位移监测中,选择哪种方法取决于监测时的条件;本文对监测中常用的测小角法、角度前方交会方法、距离前方交会方法、全站仪后方交会及极坐标综合方法等各种方法进行了研究。在目前各种文献中,一般都只是给出了监测点坐标的计算方法,充其量还给出监测点沿坐标轴方向的中误差以及点位中误差,而监测点其它方向的误差情况则无从计算。基于此,本文对以上各种监测方法的误差椭圆进行了推导,从而可以计算监测点沿各个方向误差并估算精度。     

联合Sentinel-1与Landsat8影像的希夏邦马峰冰川三维运动反演

SAR偏移量技术和光学偏移量技术是冰川运动监测重要的技术手段,但目前对于融合不同平台的影像进行三维形变的研究较少。文章选取2019年11月至2021年1月西藏聂拉木县希夏邦马峰地区的大型冰川作为研究对象,基于方差分量估计融合该研究区的Sentinel-1与Landsat8两种数据进行冰川的三维位移解算,选取了同一时期的光学影像对偏移量估计结果进行对比分析,同时选取稳定区域进行精度评估,分析该方法在冰川运动监测中的适用性和精确性。结果表明,该冰川在2019年11月至2021年1月,联合解算的东西向最大流速为21 cm/d,南北向最大流速为68 cm/d,垂直向最大流速为17 cm/d。对比单一影像获取的冰川位移结果,多影像联合解算方法,能够弥补SAR数据的失相干和光学数据的低质量像元值的不足,获得更加完整和详细的冰川信息,监测结果精度更高。可为利用不同平台的数据联合监测山地冰川的多维度和高精度变化提供参考和技术支持。     

多源DEM和多时相遥感影像监测冰川体积变化——以青藏高原那木纳尼峰地区为例

冰川储量变化对全球水循环、能量平衡和区域水资源都具有重要意义,构成全球变化研究的重要方面.针对当前冰川变化监测技术与方法,提出一种结合多源DEM数据和多时相遥感影像监测冰川体积变化的方法.以青藏高原那木纳尼峰地区冰川为例,通过MSS/TM遥感数据识别冰川范围,以地形图DEM和SRTM-DEM计算出两时期冰川厚度变化信息,从而计算冰川体积变化值.计算过程中,对冰川范围识别、遥感数据不同时相、不同源DEM数据的误差进行了分析和控制.结果显示,1976—2001年的25a间该地区冰川体积减少了3.060km3,存在着较为强烈的消耗,冰川年损耗速率为0.1224km3.a-1.     

雷达高度计探测东南极地区冰面变化

利用美国SeaSat和GeoSat星载高度计,采用再跟踪算法完成雷达高度计数据处理,对大气影响、固体地球潮汛、坡度和水汽进行误差纠正,提取了南极东南部研究区两个年代的从海岸到72°S的数条截面多条冰面剖面.结果表明:Lambert冰川/Amery冰架在1978-1986年间,Lambert冰川以西冰面平均高度上升0.92m,Lambert冰川以东冰面平均高度上升0.47m.     

高亚洲定位监测冰川平衡线高度时空分布特征研究

利用高亚洲定位监测冰川平衡线高度数据,对平衡线高度时空分布特征进行了分析。结果表明：高亚洲冰川平衡线高度在空间尺度上具有纬度地带性、经向地带性和区域性的特征。在时间尺度上,高亚洲定位监测冰川平衡线高度呈现不同程度的升高趋势。在天山山区,乌鲁木齐河源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川的平衡线高度在1960-2013年间,分别增加约116m、80m,二者相比,Ts.Tuyuksuyskiy冰川对气候变化的敏感性更高;在阿尔泰山区,No.125（Vodopadniy）冰川、Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru冰川在1983-2007年间,平衡线高度变化趋势基本一致,总体都呈升高趋势,其中,Maliy Aktru冰川平衡线高度增幅最大,升高了约142m;高亚洲定位监测冰川中,1962-2008年间,七一冰川平衡线高度升高速度最快,增幅最大,升高了约264m,升高速度最为缓慢的是乌鲁木齐河源1号冰川,其增幅最小,升高了约47m。     

木孜塔格西北坡鱼鳞川冰川跃动遥感监测

基于Landsat卫星数据的遥感监测发现, 木孜塔格峰西北坡鱼鳞川冰川的中支在2007-2011年间发生了跃动, 冰川北侧末端在几年内前进距离达到了(548±34) m.进一步的监测发现, 该冰川的大幅跃动主要发生于2008年10月至2009年3月.跃动期间冰川表面约4.8 km长的范围经历了急剧的破碎化过程, 并呈现出最早由冰川中部积蓄区下段开始, 然后向上下游逐渐扩展的特征.对冰面裂隙及其他特征点的追踪发现, 冰川除积累区以外的部位都产生明显的位移, 其中冰川中部以下至冰舌部各点的位移都在1 km以上.同时, 冰面运动速度的计算结果也显示, 冰川各个部分都经历了急剧的运动速度变化过程, 其中冰川中部最大运动可视速率达到约(13.3±1.5)m·d^-1, 并且还揭示出该冰川的跃动具有北侧主末端最先开始快速运动, 然后向上游逐渐扩展的特征.     

2008 - 2014年青冰滩72号冰川物质平衡特征分析

物质平衡是冰川与气候相互作用的关键桥梁, 对气候变化非常敏感。基于青冰滩72号冰川2008 - 2014年冰面花杆和雪坑的观测资料, 结合Landsat系列卫星影像, 利用零平衡线法对青冰滩72号冰川的物质平衡进行计算和分析。结果表明： 青冰滩72号冰川2008 - 2014年平均物质平衡梯度为（0.86 ± 0.19） m w.e.?（100m）^-1; 平衡线高度在（4 109 ± 23） ~ （4 317 ± 92） m a.s.l.之间变化, 平均为（4 167.5 ± 33.2） m a.s.l。同时, 青冰滩72号冰川年净物质平衡介于-1.23 m w.e. ~ +0.31 m w.e., 年平均为-0.38 m w.e., 累积物质平衡为-2.27 m w.e.。此外, 与位于天山地区图尤克苏冰川、 乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度和累积物质平衡的比较发现, 青冰滩72号冰川平衡线高度和物质平衡的变化与图尤克苏冰川相似, 而与乌鲁木齐河源1号冰川的差异相对较大。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川东支能量-物质平衡模拟研究

基于天山乌鲁木齐河源1号冰川东支海拔4025 m处自动气象站的观测数据和同期物质平衡花杆观测数据,采用COSIMA模型,对该冰川东支2018年消融期单点能量-物质平衡进行了模拟.结果显示:物质平衡模拟值为(-0.67±0.03)m w.e.,与实测值有非常好的一致性,相关系数达0.96.造成冰川消融的能量来源于净短波辐...     

玉龙雪山白水河1号冰川消融期表面流速特征分析

2016年7月15号在玉龙雪山白水河1号冰川表面布设了16根花杆（stakes）,建立了冰川运动速率观测网;用TrimbleGeoXT型手持差分GPS对花杆位置坐标进行测量,获取了2016年7月-10月玉龙雪山白水河1号冰川花杆的观测数据,并分析其表面运动特征。结果表明：冰川运动速度方面,横剖面上由主流线附近向两侧变小;纵剖面上由末端到冰川粒雪盆逐渐减小,与一般山岳冰川的运动规律不同;冰川运动方向上,速度矢量大多沿主流线向下运动或者稍微偏离主流线一定方向;冰川的运动速度与冰川的消融速度变化不同步,相比之下运动速度的变化有一定的滞后性;强烈发育的冰裂隙分隔了两侧的冰体,影响了冰川的整体运动方式,使该冰川的运动方式较为特殊。冰川末端退缩速度不断加快且退缩趋势将持续。     

基于KH-9数据对青藏高原山地冰川DEM提取及精度评价——以普若岗日冰川和雅弄冰川为例

针对青藏高原山地冰川区早期DEM数据缺乏、精度低、覆盖范围小等问题,以普若岗日冰川和雅弄冰川为例,利用解密的早期高分辨率间谍卫星KH-9立体像对,建立了基于KH-9数据的山地冰川DEM提取技术流程,并以ICESat GLAS高程数据为基准对提取的DEM进行了精度评价和精度影响分析。结果表明：无论是在普若岗日冰川区还是雅弄冰川区,所获取的DEM精度均完全满足估算山地冰川长时间尺度物质平衡的精度要求。KH-9数据具有空间分辨率高,地面覆盖范围广,成像时间较早（1971-1980年）等特点,可为山地冰川物质平衡研究提供很好的基础数据源。     

冰川运动速度研究： 方法、 变化、 问题与展望

冰川运动将积累区获得的物质输送到消融区, 维持着冰川的动态平衡。近年来, 随着气候变化, 全球大部分冰川面临着剧烈的退缩, 而冰川运动变化则较为复杂, 引起了学者们的广泛关注。文章系统总结了近年来冰川运动速度的提取方法、 冰川运动速度时空分布与变化及其影响因素的相关研究进展。另外, 还探讨了目前冰川运动速度研究中存在的问题和未来的发展趋势。结果表明： 基于测杆的方法能够获得精度较高的测量数据, 但存在时间和空间上的局限性; 基于遥感数据自动化提取的方法应用广泛, 但影像之间的配准以及海量数据的计算是当前阶段制约冰川运动速度研究的主要问题; 近年来, 无人机和地基合成孔径雷达的应用为冰川运动速度研究提供了高精度的数据支撑, 但二者在冰川运动研究中的应用还不够广泛。冰川运动速度的分布及其变化在空间上存在明显差异, 冰川厚度的变化可能是全球大部分冰川运动速度变化的主要原因, 但在单个冰川系统上, 冰川运动速度变化较为复杂, 其原因还需要进一步探讨。遥感数据的不断丰富, 云计算平台的使用, 物联网、 无人机和地基合成孔径雷达等技术的不断普及, 以及星、 空、 地协同观测的出现将会极大促进未来冰川运动速度研究的发展。此外, 冰川动力学过程也将备受关注, 成为未来冰川运动研究的热点问题。     

祁连山东段宁缠河1号冰川和水管河4号冰川表面运动速度研究

祁连山东段冷龙岭北坡冰川融水是河西走廊重要的水源补给,然而却少有现代冰川运动观测资料. 通过在该区域宁缠河1号和水管河4号冰川布设花杆,观测了冰川表面的运动速度. 结果表明：2010-2012年,面积较大的水管河4号冰川表面年平均运动速度(5.2 m·a^-1)要高于面积相对较小的宁缠河1号冰川(2.8 m·a^-1). 水管河4号冰川最大运动速度出现在花杆观测区域的最上部(接近物质平衡线),宁缠河1号冰川最大运动速度出现在坡度较大的区域,说明冰川最大运动速度通常出现在平衡线附近,但还要考虑坡度等地形因素的影响. 较之早期的观测资料,水管河4号和其他中国西部地区冰川的运动速度呈现出减缓趋势,可能是物质平衡持续亏损导致冰川厚度变薄的直接结果.     

冰川运动速度对气候变化的响应—以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

山地冰川对气候变化的响应最为敏感, 在全球变暖的大背景下山地冰川和极地冰盖正在发生显著的变化。冰川运动速度的变化是气候变化的结果之一。乌鲁木齐河源1号冰川是中国西部山地冰川的代表, 本文以1981-2007年27a的运动速度资料与1982年以来的季节运动速度资料为基础, 结合冰川物质平衡、气温、降水等资料分析冰川运动速度对气候变化的响应。研究发现, 27a来1号冰川运动速度下降趋势明显, 冬、夏季节运动速度波动较大, 但夏季运动速度较大。气候变化通过冰川物质平衡的改变作用于冰川运动速度, 物质平衡的持续亏损最终导致了冰川运动速度的持续降低。夏季的高温与降水对冰川运动速度具有加速的作用。     

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。     

An insight into the surface velocity of Inylchek Glacier and its effect on Lake Merzbacher during 2006–2016 with Landsat time-series imagery

Mountain glacier is one of the extremely sensitive indicators for climate change, and its surface motion distribution and corresponding variation are valuable information for understanding ice mass exchange and glacier dynamics. This paper presents the long-term ice velocity distributions of Inylchek Glacier in the Tianshan region by pixel-tracking algorithm with time-series Landsat imagery acquired during 2006–2016. Then the monitored ice motion fields of Inylchek Glacier were carefully analyzed and revealed a generally similar spatial distribution characteristic. Most of the ice of the North Inylchek Glacier remains in a stagnant state except for the upstream part, but a relatively high velocity of 20–40 cm/day with an RMSE of 3 cm/day was observed on most part of the South Inylchek Glacier, except for the slow-moving glacier terminus. We also state the glacier dynamics around Lake Merzbacher and their possible effect on its glacier lake outburst flood (GLOF) risk. Besides, the surface velocity distribution on South Inylchek Glacier surface during the ablation period from 2014 to 2016 was also established and also compared with annual velocity. The corresponding difference yields that there is a positive relation between ice motion and temperature variation. Therefore, the time-series ice surface motion yielded by the Landsat imagery thus could provide us an efficient and low-cost way to analyze the current state and changes in glaciers, thanks to the continuous and regular spaceborne observations provided by the Landsat satellites.