利用SAR数据研究南极Grove山地区冰流运动特征

Grove山地区是我国南极PANDA断面考察的重点研究区域之一。本文利用35 d时间间隔的Envisat ASAR数据,分别采用DInSAR、偏移量跟踪以及两者相结合的方法提取了该区域冰面流速信息,描述了该区域复杂的冰流运动特征,并对Grove山核心区的冰流运动特征进行分析。利用GPS实测数据和MEaSUREs流速进行精度分析,说明了结果的可靠性,并利用2006、2007和2009年三期南极冬季SAR数据提取了Grove山地区冰流速,发现该区域冰流速无明显年际变化。     

基于ALOS/PALSAR雷达干涉数据的中国西部山谷冰川冰流运动规律研究

中国西部山谷冰川相对于南极和格陵兰的冰川来说,一般规模较小,冰川周围地形变化大,冰流运动复杂,容易导致冰川表面的完全失相干,从而很难提取出山谷冰川的冰流速度.为了削弱常规干涉测量中时间和空间失相干问题对山谷冰川冰面运动速度提取的影响,采用2007-12-10和2008-01-25的一对时间间隔46 d的L波段ALOS/PALSAR雷达数据,利用两轨法差分干涉测量成功的获取了青藏高原冬克玛底冰川表面的冰流运动速度,并将所得结果与该地区利用1996年C波段的ERS tandem数据获取的结果进行了对比验证.研究表明对于中国西部无人区的山谷冰川来说,雷达差分干涉测量技术是获取其冰流运动规律的有效手段,另外,相同时间间隔的L波段SAR数据比C波段SAR数据在提取冰流运动信息方面更具优势.     

基于SAR偏移量跟踪法提取岗纳楼冰川流速

冰川动态变化监测有助于反映全球和区域气候演变，保护自然环境和自然资源。近年来，基于SAR数据研究冰川运动已成为主流技术之一。基于SAR提取冰川流速主要包括合成孔径雷达干涉测量、多孔径雷达干涉和偏移量追踪法。本文采用SAR偏移量追踪法中的强度追踪法，提取青海省哈拉湖东北部岗纳楼冰川沿距离向、方位向的冰川流速。试验结果表明，距离向冰川运动速度提取效果较好，最大流速达15.36 m/a，流速从中轴向两侧递减，在冰舌末端趋于0；方位向提取的冰流速最大达18.27 m/a，但因电离层干扰，方位向流速图中存在一些方位向条纹。此外，由于冰流速在方位向分量小等因素的影响，本文研究提取的方位向流速精度低于距离向。     

利用偏移量跟踪测定Amery冰架冰流汇合区的冰流速

利用35d时间基线的EnvisatASAR数据对,采用偏移量跟踪方法对东南极Amery冰架冰流汇合区的冰流速进行了测定,并对流速结果进行了精度评定和对比分析,验证了本文结果的可靠性。结果显示,Lambert、Mellor及Fisher冰川在Amery冰架后缘交汇处冰流速最大可达800m/a;汇合区接地线附近的冰流速存在一定的变化特征,该特征是辅助确定接地线位置的重要参考信息。     

高分一号山地冰川运动速度提取与分析

近年来国产遥感卫星数据增多,但在山地冰川运动速度监测研究中,国产卫星遥感数据的使用却很少。基于此现状,本研究利用"高分一号"卫星数据(GF-1)对藏东南雅弄冰川运动速度进行了提取。通过与同分辨率、同时段的Landsat 8数据进行对比,以及利用非冰川稳定区域的残余位移和冰川主冰流线剖面运动速度两方面,评估了GF-1数据提取的冰川运动速度的精度。结果表明:GF-1数据在非冰川稳定区域的平均偏移量为7.48 m·a~(-1),虽较Landsat 8数据的高(平均偏移量4.58 m·a~(-1)),但小于冰川平均运动速度的5%;GF-1数据与Landsat 8数据在2015年—2016年时段内的冰川主冰流线运动速度变化趋势一致,两者的偏差均方根为7.41 m,小于冰川平均运动速度的5%。研究结果证明了国产高分一号卫星遥感数据在青藏高原山地冰川运动速度监测应用中的可行性。     

东南极历史冰流速过估改正

南极冰盖表面冰流速是准确估算冰盖物质平衡和预测全球海平面变化的关键参数之一。针对冰流速提取中存在的流速过估现象,采用东南极20世纪60-80年代历史冰流速重建数据集,分析了整个东南极冰盖及不同海洋扇区、冰架/冰川过估改正量的空间分布规律。统计结果表明,东南极过估改正量的平均值约为28 m/a;在接地区和冰架前缘附近,过估改正量峰值高于其他区域,其中接地区最大过估改正量超过300 m/a。在海域尺度上,东印度洋海域在接地区和冰架区冰流速过估的现象较其余海域更加明显,其冰架区的平均过估改正量约为62 m/a;在冰架/冰川尺度上,Shirase冰川、Holmes冰川、Ninnis冰川、Publications冰架以及Totten冰川的平均改正量均超过50 m/a,高于整个东南极改正量的平均值。结合过估改正量与历史冰流速提取结果,证明改正量的分布在一定程度上符合冰流空间加速的规律。流速改正已应用于东南极20世纪60-80年代历史冰流速产品,对研究冰架稳定性、进一步研究全球变暖影响下的南极冰盖动态稳定具有重要意义。     

利用Landsat 8和TerraSAR-X影像研究老虎沟12号冰川运动特征

采用归一化互相关算法精确配准Landsat 8影像得到了2014年—2016年不同季节冰川的运动速率,并利用其热红外波段对不同时刻的地表温度进行反演;通过强度追踪法处理TerraSAR-X影像得到了2008年4月—10月不同时段的冰川运动速率。两种数据得到的结果表明:冰川末端流速较小,中部流速增大,流速从轴部向两侧递减;冬季流速明显小于夏季,变化趋势与温度变化具有一致性。冰川西侧分支的移动速率相对较大,从Landsat 8和TerraSAR-X提取的最大速率分别为2.56 m·d~(-1)和2.74 m·d~(-1)。最后对稳定区域的冰川流速进行统计,结果显示Landsat 8提取的冰川流速精度控制在1—9 cm d~(-1),基于TerraSAR-X的强度追踪法提取移动速率的精度控制在2cm·d~(-1),验证了两种数据监测冰川移动的可靠性。     

利用OICC-SBAS技术提取岗普冰川表面流速时空变化特征

本文利用Sentinel-2数据,通过光学影像互相关技术(OICC),并借鉴小基线集(SBAS)思路,提取并分析了岗普冰川2015—2022年时序表面运动速度及时空变化特征。结果表明：岗普冰川表面流速存在明显的空间差异性,流速高值主要集中在上游的物质积累区,该区域形变特征复杂,年最高流速为82.5 m/a;冰川主体流速整体波动较小,位于40～50 m/a之间;时间特征上,冰川在研究时段内流速较为稳定,年际之间流速相差不大;利用东西向和南北向偏移量获取的最终偏移方向,与冰川实际流动方向相符,选取的稳定区域的偏移量误差仅占冰川最大流速的0.04%～0.7%,证实了冰川时序表面流速结果的可靠性。     

利用双差干涉测量方法提取Jelbart冰架接地线

接地线是内陆固定冰盖和漂浮冰架的分界线,是冰川动力学研究的重要参数,其位置的准确界定影响到南极冰盖物质平衡计算以及冰川动力学数学建模。介绍了DInSAR提取接地线的基本原理,并利用DDInSAR的方法去除冰流相位对准确探测接地线位置的干扰,通过判读双差干涉图中由潮汐相位引起的密集条纹中靠近内陆一侧的分界线得到接地线提取结果。通过和已有的全南极接地线产品对比验证,充分说明了DDInSAR是大范围、连续以及高精度提取接地线的有效技术手段,为今后极区不同地区、不同季节和年份的接地线提取及动态变化研究奠定了基础。     

基于SIA理论的冰川储量计算

本文以抗物热冰川、古仁河口冰川、乌鲁木齐河源1号冰川和东绒布冰川为例,基于SIA理论和数字高程模型(DEM)数据及冰川矢量数据,计算各条冰川主流线的平均厚度值,并利用内插方法得到各条冰川的冰储量。结果表明:①抗物热冰川、古仁河口冰川、乌鲁木齐河源1号冰川和东绒布冰川的储量分别为0.022、0.026、0.024和1.450 km³。②经与传统冰储量计算经验公式、探地雷达(GPR)实测数据计算的冰储量结果相比,基于SIA模型得到的冰储量结果均较小,这与数字高程模型数据精度及断面划分有一定相关性。     

双站InSAR和ICESat-2测高相结合的西昆仑山近20年冰川物质平衡变化监测

山地冰川物质平衡是研究冰川变化的重要参数。自21世纪初,全球气候变暖背景下大部分山地冰川消融加速,而青藏高原西昆仑山冰川却呈现稳定甚至冰量增加趋势,被认为是“喀喇昆仑异常”的中心,但该地区近年来冰量变化是否仍延续正平衡趋势还存在一些争论。因此,本文利用新近发布的ICESat-2卫星测高和TanDEM-X 90m DEM数据,定量估算了2013—2019年间西昆仑山冰川厚度变化和物质平衡,并结合SRTM DEM、冰流速资料和Landsat光学影像分别分析了该地区近20 a冰川物质平衡变化趋势、冰川跃动情况和冰川面积变化。结果表明：(1)2013—2019年间,西昆仑山大部分冰川仍处于积累或平衡状态,物质积累速率为0.228±0.055 m w.e./a;(2)近20 a内,冰川整体呈正平衡趋势,但2013—2019年冰川物质年均积累速率大于2000—2013年(0.173±0.014 m w.e./a);(3)2013年后,冰川跃动仍广泛分布,发现5Y641F0046冰川首次发生跃动,西昆仑冰川东支和5Y641F0073冰川近20 a内一直处于活跃期,中峰冰川由2013年前的活跃状态转为...     

基于纹理特征的SAR影像各拉丹冬冰川信息提取

冰川面积是监测冰川变化信息的重要参数。本文以各拉丹东地区为例,根据冰川区域特有的纹理特征,选取时间间隔为35天的ENVISAT ASAR干涉对,利用灰度共生矩阵提取纹理特征,通过波段组合进行监督分类,进而提取研究区冰川面积。同时以Landsat TM光学影像为依据,评价利用纹理特征提取结果的精度。研究表明:基于纹理特征并利用SAR影像提取冰川面积的方法是可行的,为提取冰川信息提供了又一可靠手段。     

基于遥感的冰川信息提取方法探讨——以崇测冰川地区为例

对冰川监测中常用的冰川信息提取方法应用于崇测冰川信息的提取中进行了试验并对各自的优劣进行了综合评价。研究发现:目视解译方法具有普适性,可提取多类冰川,但费时费力;其他常用方法如比值法、雪盖指数法、非监督分类与监督分类法等,提取效果明显但都不具有通适性。新产生的面向对象的多尺度分割提取方法虽在一定程度上提高了冰川提取精度,但冰雪区分仍是识别的难点。对西昆仑山脉的崇测冰川信息进行提取,得到崇测冰川地区精确的冰川边界。结果表明:该冰川总体上呈消退趋势,1994~2011年这17年里冰川总面积从511.253 km2减少到487.352 km2,面积变化率为4.6%,年均减少0.27%。冰舌面积由45.371 km2增加到78.833 km2,也验证了全球变暖导致冰川消融这一科学结论。     

哨兵1号影像在南极触地线提取中的应用与分析

冰川触地线是内陆冰盖和漂浮冰架的分界线,其位置的准确界定对南极冰川物质平衡计算、冰川动力学建模、冰川变化和海平面变化研究具有重要意义。本文针对Sentinel-1A/B雷达影像数据在南极触地线大规模提取中的应用,基于2020年Sentinel-1A/B雷达影像数据,采用DDInSAR方法对南极触地线进行了大范围的提取,提取触地线约23 472 km,结合MEaSURE＿GL、MOA＿GL2009、MEaSUREs冰流速等数据对触地线提取结果进行综合分析。结果表明：利用DDInSAR方法和Sentinel-1A/B雷达影像数据可以实现对南极触地线长期、高效且较全面的提取,南极不同地区的触地线具有不同的变化特征,存在稳定、回退、前进、消失和冰升等多种变化现象。南极半岛和西南极可以完全应用6 d的Sentinel-1A/B雷达影像数据提取触地线,东南极大部分区域只能应用12 d的Sentinel-1A/B雷达影像数据提取触地线。潮汐运动的强弱影响触地线的提取质量,在西南极的强潮汐区域触地线提取质量较高,在东南极冰盖周围的弱潮汐区域触地线提取质量较差或者结果空缺。南极触地线的提取受冰流速影响较...     

青藏高原近30年来现代冰川的演化特征

青藏高原现代冰川总的演化特征是面积在不断缩小,厚度在不断减薄,冰储量在不断降低。冰川演化具有阶段性、地域性不同的特点。从20世纪60年代末期至80年代末期,青藏高原现代冰川的面积稍有增加,因为增加的冰川很少。从20世纪80年代末期开始,青藏高原现代冰川面积明显减少,减少的速度也在加快,尤其是毗邻塔里木盆地的冰川分布区及喜马拉雅山地区。青藏高原不同山系现代冰川的演化也不同——帕米尔高原现代冰川面积的减少最为明显,其次是喜马拉雅山和祁连山等地;羌塘高原和昆仑山地区现代冰川的面积减少较小;其他山系现代冰川面积的减少介于二者之间。     

岗纳楼冰川表面流速时空变化特征提取及分析

冰川表面流速是反映冰川动态变化的重要指标,能够为冰川物质平衡提供重要信息.利用2016年的13景Sentinel-1A影像和合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)偏移量追踪法测定岗纳楼冰川表面流速场,并根据地表温度是否大于0℃将其分为冰封期(10月—次年3月)和消融期(4月—9月).其...     

遥感影像的冰川信息提取方法对比

以林芝地区为例,首先利用2001年10-12月ETM+遥感数据、地质图和DEM数据,经过遥感图像预处理生成冰川信息提取的基础影像。在此基础上采用波段比值法、主成分分析法、光谱角制图法、非监督分类法、监督分类法等进行冰川信息的自动提取,对各种提取方法进行了对比。结果表明,监督分类提取的冰川信息图像清晰、层次分明、分类边界清楚、满足冰川地貌解译的要求。最后通过实例分析得出监督分类法在提取林芝地区冰川信息时获得了较好的应用效果。     

山地冰川运动地基InSAR监测试验

利用IBIS-L地基InSAR系统,在新疆和静县备战铁矿附近的一处山地冰川进行了冰面流动速度连续观测。结果表明,该冰川平均表面流动速度为2.63mm/h,且在空间上呈现从冰川中上游向下游递增的趋势,但冰川末端的流动速度明显减缓。在观测时间内,冰川运动状态较为平稳,基本处于连续滑动状态。研究结果为揭示冰川基本性质及其动力学机制提供了重要的基础数据,初步验证了地基InSAR技术测量冰川表面流速的可行性及其广阔的应用前景。     

高斯混合模型自动阈值法遥感冰川信息提取

利用阈值法进行遥感地物提取效率高、准确率高,但是在阈值的选取方面,传统的手动选取阈值,自动化低,需反复试操作,且易受主观因素影响。文中通过期望最大算法对局部冰川区域归一化雪覆盖指数建立高斯混合模型,去除区域内的混合像元类,再利用高斯混合模型模拟纯净化后的冰川类、非冰川类的NDSI分布情况,根据改进后的高斯混合模型分布情况,自动计算出区域内的冰川提取阈值。本文对不同海拔的3个区域进行算法实验,然后将新疆哈密的哈尔里克山冰川提取边界与冰川编目数据进行对比验证。研究结果表明,该方法自动计算的冰川提取阈值结果可靠、精度高,在差异较大区域仍较稳定,有一定的应用价值。     

基于Landsat TM影像的冰川提取

以杂多县冰川为研究对象,为了精确提取冰川信息,根据冰川在TM影像上存在的光谱差异,将冰川划分成两类。分析较难与周边地物区分的冰舌与其他地物之间的光谱特征区分性,选择最优的冰川提取波段。同时利用波段运算得到对冰川信息提取更有利的波段。将所有优选波段经过最佳指数计算和地物可分离性分析,得到波段间相关性最低,冗余信息最少,冰川与其它地物可分性最强的波段组合进行监督分类,有效地分离出冰川。将本文方法提取的冰川面积与高分辨率影像中提取的冰川面积相比较,结果表明本文提出的冰川提取的技术方法是有效的。