基于ICESat数据的南极冰盖DEM插值方法比较及精度分析

南极数字高程模型(DEM)是从事南极地学和环境变化研究的基础. 内插是建立数字高程模型的重要技术点, 插值方法有多种, 根据不同的适用情况, 不同的插值方法各有优劣. 利用克里格、 距离反权、 三角网剖分、 最小曲率以及移动平均5种插值方法分别建立南极冰盖小范围区域的DEM, 通过抽取部分观测数据作为验证值对各插值方法进行了比较. 结果表明: 克里格插值方法的可靠性最好, 稳定性最高. 然后, 利用克里格插值方法, 基于ICESat测高卫星的GLA12数据建立了南极冰盖的DEM. 由于南极大陆实测数据有限, 缺乏对DEM的检核. 为了分析所建DEM的可靠性, 利用中国南极内陆冰盖考察所采集的GPS实测数据, 对所建立的DEM进行了验证分析. 结果显示, DEM在坡度较缓的南极内陆冰盖区域精度较高, 符合度在3 m以内; 距离卫星轨道越近的区域精度越高, 可达到1 m 以内. 在坡度较大, 高程变化较为显著的区域如沿海地区, 精度较低, 差距最大的点超过40 m.     

基于InSAR和ICESat的南极冰盖地区DEM提取和精度分析

结合InSAR和ICESat测高数据,以东南极PANDA断面4个实验区为例,进行DEM生成研究.在干涉相位转换成高程前,引入ICESat测高数据作为控制点优化干涉对基线,消除基线线性误差趋势的影响.利用控制点之外的ICESat测高数据分析4个实验区的DEM精度及其差异,并探讨了引起DEM误差的原因.冰流和地貌特征是影响InSAR生成冰盖DEM精度的重要因素.针对冰流的影响,从理论上进行了分析并结合冰流速数据进行了分析验证.最后利用克里金插值法改正InSAR DEM残余误差,并利用GPS实测控制点对改正效果进行验证.结果表明:对于高纬区流速较小且分布一致的区域,改正效果很好,DEM精度可达3 m;而对于冰流速较大且复杂的地区,需采用多基线等算法进一步消弱冰流引入的误差.     

基于ICESat/GLAS数据的中国典型区域SRTM与ASTER GDEM高程精度评价

航天飞机雷达地形测绘(shuttle radar topography mission, SRTM)和先进星载热发射和反射辐射成像仪全球数字高程模型(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model, ASTER GDEM)提供了全球覆盖面积最广的数字高程模型(digital elevation model, DEM)数据, 但其高程精度还未得到充分验证, 传统地面测量方法很难适用于验证大面积范围的DEM精度.以冰、云和陆地高程卫星/地学激光测高系统(ICESat/GLAS)高程数据为参考, 综合利用地理信息系统(geographic information system, GIS)空间分析、三维可视化与统计分析方法, 对中国典型低海拔沿海平原地区和高海拔山地的两种DEM数据高程精度进行了对比分析.结果表明, 高程值小于20m的低海拔地区, SRTM高程精度达到2.39m, ASTER GDEM的精度达到4.83m, 均远远高于这两种数据的标称精度; 而在西南山地, 这两种DEM的精度大约为20m, 与标称精度相当.最后, 建立了ICESat/GLAS与SRTM和ASTER GDEM的一元线性回归模型, 该模型具有较高的拟合度和显著线性关系, 可用于改善这两种DEM的高程精度.      

数字高程模型信息提取与数字水文模型研究进展

回顾了数字高程模型(DEM)数据的信息提取方法,阐述了由DEM提取的信息在水文水资源领域应用的现状,探讨了数字模型在水文科学中的作用和数字水文在数字地球所处的地位及应用前景。     

CryoSat DEM与多种南极DEM的对比分析

南极洲被巨厚冰雪覆盖,地质构造以南极横断山脉为界,总体分为东南极地盾和西南极活动带.数字高程模型(DEM)是研究南极冰盖变化的基础数据之一.通过多期次数字高程模型相比较获得高程的变化信息,是分析南极冰盖厚度变化和物质平衡的重要手段.然而不同类型DEM之间存的平面误差和垂直误差影响分析结果的精度.首先利用配准消除DEM间...     

基于CryoSat-2雷达高度计数据的南极内陆冰盖高程变化与物质平衡

南极冰盖对海平面影响巨大,高程变化测量是南极物质平衡监测的重要手段。采用欧空局CryoSat-2雷达高度计数据,通过提取卫星升降轨的地面交叉点,监测了南极内陆冰盖的高程变化（物质平衡）。结果表明,后向散射能量对Ku波段的CryoSat-2雷达高度计的高程数据具有一定的影响,经后向散射能量校正后,时间序列上的高程变化变得平缓,高程变化与已有的降雪数据相比,更加符合实际情况。2010年11月至2017年11月南极内陆冰盖高程变化趋势为（-1.1±0.2）cm·a^-1。西南极的Kamb冰流高程变化率为（38.7±1.1）cm·a^-1,Moeller冰流高程变化率为（-10.3±1.2）cm·a^-1,部分Thwaites冰川区域高程变化率为（-13.4±1.8）cm·a^-1,东南极的Wilkes Land出现高下降区,最高达-20 cm·a^-1。Dronning Maud Land虽然出现变化异常的点,但整体并没有显著的高程变化。南极内陆冰盖质量变化为（-10.6±6.2）Gt·a^-1,整体上南极内陆冰盖质量变化平缓,部分区域变化较大,Kamb冰流达到（17.9±0.5）Gt·a^-1,Moeller冰流达到（-3.4±0.4）Gt·a^-1,部分Thwaites冰川区达到（-3.7±0.5）Gt·a^-1。     

基于数字高程模型的中国岩溶地貌研究进展及前景分析

数字高程模型（DEM）蕴含丰富的地形地貌信息,基于DEM的数字地形分析方法为岩溶地貌研究提供了科学、有效的技术手段。文章针对前人应用DEM研究中国岩溶地貌所涉及的关键技术方法,从岩溶地貌识别的尺度效应、岩溶地貌的识别与分类、岩溶地貌的形态及格局分析、岩溶区生态环境变化等方面进行了梳理和分析,提出未来应构建科学的岩溶地貌数字分类体系,对岩溶地貌进行多尺度、深层次的地形分析和定量表达,并从地形现状研究拓展到地形演变的过程与机理研究,发掘出DEM在岩溶地貌研究中更多的应用。     

湖泊水下数字高程模型建模方法及应用模型

介绍了当前湖泊水下地形测量的一般方法和作业过程。针对逐点插入构建不规则三角网算法，本文提出了效率改正算法和格网索引号快速计算算法。基于不规则三角网，给出了湖泊水下数字高程模型的一般应用模型——任意点高程计算、填挖方计算模型及等深线计算模型。     

一种基于GIS建立数字古高程模型的方法

随着 GIS和3D技术的不断成熟,古地理重建已从传统的二维古地理图的绘制,逐渐向含地形地貌 特征的三维可视化方向发展。对此,作者提出一种基于GIS技术建立数字古高程模型的方法：首先以不同年代 的岩相古地理图为基础,结合解释的古高程和古水深范围,进行古地形地貌的复原;然后利用相关数学算法及 GIS方法对等值线图进行空间插值渲染及3D表达。以晚侏罗世拉萨地体为例,对该方法流程进行了详细的介 绍。结果表明按照文中设计的方法,对古环境进行近似的3D渲染复原是可行的,生成的数字古高程模型能够正 确且直观地反应古地理图上沉积相所指示的地形地貌特征。该研究将计算机和 GIS技术应用于古地理重建工作, 为中国古地理重建的信息化发展提供了一种新的研究方法和手段。     

处理DEM中闭合洼地和平坦区域的一种新方法

数字高程模型(DEM)中的闭合洼地和平坦区域影响着流域排水网络的自动提取.目前已提出很多方法来处理这两种地形,但均针对已经形成的DEM单元网格进行处理,结果往往生成伪河道及平行河道.在回顾分析了这些方法存在的问题后,提出了一种新的处理方法,该法认为DEM中的闭合洼地和平坦区域是由于低质量的资料输入、生成DEM时的内插误差等引起的.通过增加输入地形高程信息,避免了DEM中平坦区域和闭合洼地的生成,从而使由DEM生成的河网与实际河网能够精确拟合.实例分析表明,该方法效果明显.     

多尺度数字高程模型

以岩土工程边坡数值模拟仿真可视化为研究对象,分析、研究了数字高程模型(DEM)和样条函数。将非均匀B样条曲面拟合和准均匀B样条小波多尺度分解结合起来,实现多尺度DEM地形建模方法,设计了相应的算法。实验结果表明,其建模造型效果逼真,多尺度分辨率明显,是一种高效实用的建模方法。     

Terrain correcting Australian gravity observations using the national digital elevation model and the fast Fourier transform

The release of a digital elevation model (DEM) for Australia on a 9″ (～250 m) grid has enabled the computation of gravimetric terrain corrections thus allowing the computation of complete Bouguer anomalies across the continent. The terrain correction was calculated through a two‐dimensional fast Fourier transform algorithm applied to a linear, planar approximation of the terrain‐correction formula, and with a constant topographic density of 2670 kg.m^‐3. The technique was applied to two datasets in order to test for instabilities in the terrain‐correction algorithm: the original 9″ DEM, and a 27″ DEM averaged from the 9″ data. The 27″ terrain corrections were compared with values supplied by the Australian Geological Survey Organisation in Tasmania: 86% of these data were found to agree within 3.91 μm.s^‐2; 98% agreed to within 5.32 μm.s^‐2 (1σ).     

我国首批回收的四块南极陨石类型的确定

中国第15次南极考察队于1999年元月在格罗夫山实施首次考察时回收了四块陨石，填补了我国南极陨石回收的空白。根据国际陨石协会命名委员会新回收陨石的命名原则，这些陨石已分别命名为GRV98001，GRV98002，GRV98003和GRV98004。根据初步岩石、矿物以及全岩化学分析，这四块陨石分别属于石质球粒陨石（GRV98001），L5型球粒陨石（GRV98002），H4型球粒陨石（GRV98004）和极细粒八面体缺陨石（GRV98003）。     

Predicting landscape-scale erosion rates using digital elevation models

Functional relationships between erosion rates and topography are central to understanding controls on global sediment flux and interactions among tectonics, climate, and erosion in shaping topography. Based on such relations digital elevation models (DEMs) allow predicting landscape-scale erosion rates to the degree that process models can be calibrated and to the extent that such processes reflect elevation, drainage area, and aspect, or their derivatives such as slope and curvature. Digital elevation models allow investigating the influence of erosional processes on landscape form and evolution through generalized quantitative expressions often referred to as ‘erosion laws’. The analytical forms of such expressions are derived from physical principles, but only limited data are available to guide calibration to particular landscapes. In addition, few studies have addressed how different transport laws interact to set landscape-scale erosion rates in different environments. Conventionally, landscape-scale sediment flux is considered to be linearly related to slope or relief, but recent analyses point toward non-linear relations for steep terrain in which changes in the frequency of landsliding accommodate increased rates of rock uplift. In such situations, landscape-scale erosion rates are more closely tied to erosion potential predicted by models of bedrock river incision. Consequently, I propose that using DEMs to predict absolute or relative erosion rates at the landscape-scale counter-intuitively involves the rate of fluvial processes as governing the sediment flux from steep landscapes, and rates of hillslope processes as governing sediment flux from low-gradient landscapes. To cite this article: D.R. Montgomery, C. R. Geoscience 335 (2003).     

南极冰盖GLIMMER模式移动边界试验研究

利用欧洲冰盖比较计划(EISMINT)的移动边界条件EISMINT-1测试集,通过三维有限差分南极冰盖GLIMMER模式,采用浅冰近似计算了一个定义在方形冰盖积分区域的流场特征量,研究了冰盖在大尺度长时间序列条件下对气候变化的反馈,考察了稳定态下冰盖演化的周期性行为.试验表明:GLIMMER模式在EISMINT-1移动边界条件下可以模拟出气候强迫下的冰盖演化趋势,在长时间尺度上可以刻画出气候变化的反馈机制.同时,对南极冰盖数值模拟面临的问题、GLIMMER模式以及EISMINT冰盖比较计划的内容和框架做了说明,对EISMINT比较计划目前的发展状况和遇到的问题做了分析,并且对GLIMMER模式下一步的研究方向做了一些探讨.     

南极海冰与温度变化关系的统计分析(英)

Temporal-spatial characteristics of Antarctic surface air temperature and sea ice variations have been statistically analyzed. Results show that, during the last 30 years there was an obvious warming trend in Antarctica, but there exists substantial difference in different sectors and different period. The most significant warming trend occurred in the Antarctic Peninsula, about 2-3 times greater than that in the whole east Antarctica. In recent 20 years the correlation between Antarctic mean temperature and mean sea ice area is low and insignificant, but its linear trends are found to be opposite related in each sector, that is, sea ice extent reductions when temperatures are high. The different climate sectors defined by cluster analysis clearly show a close relationship between two parameters on the inter-seasonal time scale. The most sensitive correlation sectors found are from south Atlantic to southwest Pacific ocean.