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。     

表碛覆盖型冰川参数提取方法研究进展

表碛的存在影响了大气与冰川间的能量传输过程,一方面,促进了冰面湖(塘)、冰崖的发育;另一方面,改变了冰川的消融过程和水文模式。利用表碛各项属性和物理参数模型化气候-表碛-冰川间的相互作用和反馈过程能够正确认识表碛覆盖型冰川变化的过程和机理,有助于准确估算和预测冰川物质平衡,进而判断冰川未来演变趋势。本文系统总结和对比了识别表碛范围、提取冰川流速以及获取表碛物理参数的各种技术手段,介绍了表碛覆盖影响下冰川消融模型的原理和应用情况,同时还对这些方法或模型的局限性和发展趋势进行了讨论。表碛覆盖型冰川所处山区地形起伏大、地表变化复杂,为遥感方法识别表碛范围和提取冰川流速带来了诸多困难,如现有表碛识别方法仍无法克服固有干扰因素的影响,而流速提取方法需具备较强抗干扰能力,且配对影像时间基线需尽可能短。当前表碛覆盖型冰川相关研究中关键参数、数据存在大量空缺的状况有望在将来得到改善,冰川动力学过程和表碛动态变化的模型描述将更为精细,冰川物质平衡、径流量等指标的评估和预测也将更为真实准确。     

基于SAR的表碛覆盖型冰川边界定位研究

使用光学图像进行表碛覆盖型冰川边界判断相对比较困难。采用日本高级陆地观测卫星（ALOS）携带的L波段相控阵型合成孔径雷达（PALSAR）数据的干涉相干对表碛覆盖型冰川边界进行判断,并使用ALOS PALSAR数据的特征匹配方法获得表面流速进行验证分析,发现公格尔山区5Y663D0009冰川表碛覆盖区呈现高相干性且运动速度十分缓慢,表明该表碛区域可能已经演化成非活动区;而该冰川中碛覆盖区则表现出低相干性,运动速度比较高（5 m/a）,表明相干性是有效的判断依据,利用PALSAR数据相干性及获得的表面流速可以区分表碛覆盖型冰川活动与非活动区域,使气候波动情景下该类型冰川的动态变化监测成为可能并对该方法的可靠性与不确定性进行了探讨。     

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。     

青藏高原及周边冰川区表碛影响研究进展北大核心CSCD

青藏高原及周边冰川区表碛分布十分广泛,其通过地-气-能-水交换、反照率变化等影响冰川消融及空间特征,导致表碛覆盖型冰川物质平衡响应机制、水文效应及其致灾过程不同于无表碛覆盖型冰川。本文在系统梳理青藏高原及周边冰川区表碛空间分布特征的基础上,综合分析了表碛对冰川区消融、物质平衡和水文过程的影响及其对气候的响应过程,并系统分析了表碛影响观测与模拟的研究进展。目前不同尺度冰川物质平衡和径流模型对表碛影响的考虑依然不足,导致应用现有模型开展表碛分布及动态变化和评估气候变化条件下表碛影响面临诸多挑战。展望未来,深入认识气候-冰川-表碛系统相互作用与反馈机制,发展考虑多物理过程的冰川-表碛系统协同演化的动态模型,预估气候变化驱动下的冰川区表碛动态影响及趋势,进而服务于区域社会经济发展和“绿色丝绸之路”建设。     

基于合成孔径雷达技术及DEM的公格尔山冰川动力特征分析

冰川流速是冰川动力状况的重要标志,利用合成孔径雷达技术能快速获得大范围冰川的表面流速.利用日本高级陆地观测卫星(ALOS)相控阵型合成孔径雷达L波段(PALSAR)及欧洲太空局的ENVISAT/ASAR数据的特征匹配方法获得帕米尔高原公格尔山区冰川表面流速,并结合合成孔径雷达干涉相干与不同时期数字高程模型对公格尔山区典型冰川动力进行分析,获得研究区不同时间基线冰川表面相干性、表面流速以及基于不同时相DEM的典型冰川表面高程变化信息.结果表明:30 a来克拉牙依拉克冰川表面高程下降了(15±12.1)m,表碛区域近期运动速度变化不大;其木干冰川平均表面高程几乎无变化,但2007-2011年夏季表面流速明显减缓,靠近末端附近部分区域可能已经演化为非活动区;姜满加尔冰川位于西风带的迎风坡,积累区面积大,冰川流速较快,无表碛覆盖,但表面高程仍下降了(8.8±12.7)m.编号为5Y663D0009的冰川冰舌表碛覆盖区可能已经演化为非活动区,30 a来表面高程下降(8.6±12.0)m.综合分析表明,冰川规模特别是积累区面积的大小及所处位置、地形对冰川演化具有重要影响.     

纳木那尼峰地区冰川信息的综合提取方法

以喜马拉雅山脉西段的纳木那尼峰地区为例,基于ASTER遥感数据,采用波段比值法、ND-SI指数法等多种方法,自动提取冰川信息,对比分析各方法在山体阴影与非阴影区冰川提取的优势和局限,并集成各方法的优势综合提取该地区的冰川.结果表明,在阴影区ASTER3/AsTER4波段比值法提取的冰川信息更准确,而在非阴影区,NDSI指数法的提取结果较准确.综合波段比值法和NDSI指数法在阴影区和非阴影区的优势,分别提取阴影区和非阴影区的冰川,集成两部分结果,并采用掩膜方法剔除高海拔基岩区的积雪,得到了研究区的冰川数据.     

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。     

藏东南嘎隆拉冰川表碛冻融过程与零点幕效应

冰川表碛区冻融过程的观测分析有助于厘清各层之间能量和水分传输的关系,从而为构建相应的能量平衡模型以及冰川径流模型提供理论支持。基于2015年10月至2016年11月嘎隆拉冰川表碛区自动气象站气象资料,对表碛区冻融过程进行分析,结果表明：表碛中出现冻土中常见的秋季和春季零点幕效应,秋季零点幕持续时间32天,春季零点幕持续58天;春季零点幕期间,气温和地表温度均呈现清晨低,午后高的日变化特征,而表碛层内温度没有明显的日变化特征,其体积含水率呈“脉冲式”变化;春季零点幕效应结束,底层冻结层破坏后,冰川冰消融才开始;嘎隆拉冰川表碛对冰川冰消融的影响不仅是因为表碛较厚,在消融量上抑制了冰川冰的消融,而且更重要的是表碛产生零点幕效应,延迟了表碛下冰川冰开始消融的日期,在时间上抑制了冰川冰消融。     

基于雷达干涉失相干特性提取冰川边界方法研究

冰川边界提取是冰川变化监测的一个重要参数,光学冰川遥感方法可以有效、精确的提取出无云区域冰川的边界信息,但是,对于有云区域和天气状况不好的冰川区域却很难获取冰川的边界信息.提出了一种基于SAR干涉失相干特性的提取冰川边界信息的方法,该方法利用内陆冰川表面失相干问题严重的特点,通过比对冰面相干系数和非冰覆盖区域的相干系数,采用阈值法对冰川区域的干涉相干图进行冰川边界的提取.根据上述方法提取冰川边界的精度达到89%,结果表明利用雷达干涉失相干特性进行冰川边界提取是可行的.     

基于遥感和GIS的西藏朋曲流域冰川变化研究

以西藏朋曲流域为例,利用1970年代中国冰川编目数据、2000/2001年ASTER遥感影像及数字高程模型,得到研究区两期冰川分布图,在GIS支持下统计分析冰川变化趋势.结果表明:近30a流域内冰川数量减少10%,面积退缩9%,冰储量减少8.4%;通过对不同规模的冰川分析,再次证实小冰川对气候变化更为敏感.     

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.     

积雪被动微波遥感研究进展

积雪是冰冻圈中最活跃的要素之一,被动微波遥感具有高时间分辨率且能够迅速覆盖全球,在积雪时空变化监测中作用突出.总结分析了积雪被动微波遥感的主要模型,并对其方法、特点和适用性进行了较详细评述,重点介绍了NASA算法在雪深和雪水当量反演中的应用、反演结果的不确定性以及对它的改进.讨论新兴的积雪数据同化方法,介绍了同化被动微波观测以改进雪深和雪水当量反演精度的研究案例.评述了我国积雪被动微波遥感的进展,并且对未来可能的研究方向做出展望.     

中国西部积雪日数类型划分及与卫星遥感结果的比较

根据中国105°E以西地区232个地面气象台站1951-2004年积雪日数观测资料和1980-2004年SMMR、SSM/I逐日雪深资料,划分中国西部积雪类型并分析其年代际变化,并对两种资料的结果进行了比较.结果表明:北疆、天山和青藏高原东部地区年平均积雪日数大于60 d,为稳定积雪区;南疆盆地中心、四川盆地和云南省南...     

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.     

青藏高原各拉丹冬地区冰川变化的遥感监测

以位于青藏高原长江源头的各拉丹冬地区冰川为例, 利用2000年的TM数字遥感影像资料、 1969年的航空相片遥感资料、地形图及数字地形模型, 通过遥感图像处理和分析提取研究区小冰期最盛期(LIA)、 1969年和2000年的冰川范围, 并在地理信息系统技术支持下分析该地区冰川的进退情况. 研究结果表明, 该地区1969年冰川面积比小冰期最盛期的冰川面积减少了5.2%, 2000年的冰川面积比1969年的冰川面积减少了1.7%. 从1969年到2000年最大冰川退缩速度为-41.5 m*a-1, 最大冰川前进速度为+21.9 m*a-1. 本区的冰川基本处于稳定状态, 冰川退缩的速度不是太大, 并有前进的冰川存在.     

1960-2010年黑河流域冰川变化的遥感监测

利用1960年地形图、 1990年、 2000年和2010年TM影像, 采用基于冰雪指数(NDSII)和原始波段的面向对象解译方法, 提取黑河流域4个时期的冰川分布, 结合30 m分辨率的DEM数据, 利用遥感、 地理信息系统技术对冰川的时空分布变化及原因和不确定性进行分析. 结果表明: 从1960-2010年50 a间黑河流域上游冰川持续退缩, 面积共减少138.90 km², 减少率为35.6%, 平均每年减少2.78 km², 祁连山中段冰川属于强烈退缩型. 祁连山中段黑河流域冰川主要分布在海拔4 200~5 300 m之间, 冰川分布下限为海拔4 000 m; 冰川退缩主要发生在低海拔地区, 冰川的退缩上限为海拔4 600 m.气温的显著上升是研究区冰川退缩的关键因素, 气候持续变暖将会导致冰川退缩加剧.     

利用航空遥感图像进行河道自动提取的方法研究

从航空遥感图像中综合利用河道的光谱特性和形态特性提取河道的方法。可以通过其光谱特性来大致确定河道,再依据河道的形态特性(长和宽),分为X和Y两个方向分别判断其形态,得到河道的信息。通过对上海市七宝地区航空遥感图像中河道的提取的实例,表明这是一种完全可行的河道提取方法。     

天山托木尔峰科其喀尔巴西冰川表面运动速度特征分析

天山托木尔峰科其喀尔巴西冰川是典型的树枝状山谷冰川,利用3组(6期)ASTER遥感影像通过COSI-corr软件反演了该冰川表面运动速度.与花杆测量数据进行对比,反演冰川表面运动速度平均绝对误差为3.1 m·a-1,相对误差为11.9%,二者在空间上的分布基本一致,表明其反演精度符合要求.在此基础上,分析冰川表面运动速...