Strategies for High Precision Processing of GPS Measurements with Application to the Amery Ice Shelf,East Antarctica

A number of statistic Global Positioning System (GPS) measurement campaigns have been made on a floating Antarctic ice shelf, the Amery Ice Shelf, as part of ongoing glaciological studies designed to investigate the ice shelf dynamics, grounding zone definition, and ice shelf strain. Such studies ar fundamental to improving out knowledge of the Antarctic ice-sheet mass balance and dynamical models of ice sheet/ocean interaction. This article describes two techniques used to process the statistic GPS data. One approach uses a segmented version of the classical static methodology, and the other approach adopts a new sequential processing technique. Both approaches yield similar results for the station coordinates and demonstrate the potential of GPS for extracting the tidal signal on the ice shelves and giving information on the dynamical motion of the ice sheet. To verify our results for the vertical component, we compare the ice shelf GPS tidal signal with a tidal model derived from tide gauge measurements at nearby Beaver Lake. Comparison of the GPS results with the tide model give good agreement in amplitude at the few cm level (GPS results always larger) but clearly shows evidence of phase propagation of the ocean tidal wave under the ice shelf. Improving the resolution of the tides over the ice shelves will be of tremendous benefit for future satellite missions, such as Ice, Cloud and Land Elevation Satellite (ICESAT), and the integrated use of GPS and satellite data will be fundamental for any on-going Antarctic ice sheet mass balance studies. ? 2000 John Wiley & Sons, Inc.     

一种基于车辆轨迹数据的城市建成区边界识别方法

城市建成区边界是城市土地资源管理和城市扩张管理的重要依据。本文提出了基于出租车轨迹数据,利用多分辨率下规则格网对比分析法及Densi-Graph阈值确定法,来自动提取城市建成区边界的方法。试验采用北京市2008年出租车GPS轨迹点数据,依据该方法模型计算提取城市建成区并进行结果准确度评价,将提取结果与北京市2008年土地覆盖空间分布图进行比对,所提取建成区边界范围与城镇、建设用地区域范围基本相符;将提取结果与中国城市统计年鉴数据进行比对,该年鉴中给定2008年北京市建成区总面积为1 310.94 km^2,本文方法提取建成区总面积约为1 077.33 km^2,提取准确度约为82.18%,表明本文方法可以获得准确的建成区范围。     

Polynya Area in the Kara Sea, Arctic, Obtained With Microwave Radiometry for 1979–2003

The polynya signature simulation method is applied to satellite microwave radiometry data to get the mean (January-April) polynya distribution in the Kara Sea for 1995-2004. Temporal variability of polynya location and extent is confirmed with the variability of ERA40 surface wind speeds. The mean (January-April) fraction of ice area of 65%-85% ice concentration relative to the mean daily total Kara Sea ice area agrees well (correlation coefficient: 0.79) with the mean daily total Kara Sea polynya area for 1996-2003. The resulting linear fit is used to extend the polynya area time series until 1979. During 1979-2003, the polynya area increased by 2400 km²/dec. This is accompanied with slightly increasing southerly winds. Polynyas in the eastern Kara Sea seem to play a nonnegligible role for the winter-time Kara Sea ice export.     

利用Sentinel-1A/1B雷达卫星数据监测南极接地线回退状况

南极接地线位置的准确确定对南极物质平衡计算、冰川动力学等具有重要意义。本文阐述了双差干涉测量（DDInSAR）提取接地线的基本原理,并利用欧空局Sentinel-1A/1B雷达卫星数据,基于双差干涉测量技术分别提取了东南极毛德皇后地沿岸冰架与西南极阿蒙森湾西侧Dotson冰架的接地线,将提取结果与已有接地线产品MEa-SUREs进行对比分析。结果表明,利用Sentinel-1A/1B雷达卫星数据,基于DDInSAR方法可对南极接地线进行提取及更新,并可对接地线的回退状况进行持续监测。通过监测,发现在Dotson冰架区域,接地线发生了较大的回退,1996—2018年的22年间,该区域的接地线大约回退2~5 km,其中最大回退距离达7.4 km。     

黑龙江省呼玛至十八站公路路域生存环境质量评估

针对建设绿色公路不可避免地对路域生存环境质量造成影响的问题,本文选用Landsat 8卫星影像、ASTER GDEM 30 m分辨率的DEM数据、2020版30 m全球地表覆盖数据,利用ENVI 5.3和ArcGIS 10.2平台协同操作,从公路的路域植被覆盖度变化、土壤侵蚀度、生存环境适宜性3个角度分析对生存环境质量的影响。研究结果表明,公路建设前后路域植被覆盖度超75%区域从2 673.8 km²降至2 389.82 km²,植被覆盖度为45%~75%的区域从997.31 km²降至767.19 km²;土壤侵蚀程度以中度侵蚀和高度侵蚀为主,中度侵蚀和高度侵蚀总计面积3 927.99 km²,占比达79.04%;生存环境适宜性方面,公路左侧呼玛河流域及附近最高,公路右侧的林区大面积图斑块次之。     

利用EnviSat ASAR数据监测南极冰架崩解

利用欧洲环境卫星(EnviSat)所携带的先进合成孔径雷达(ASAR)数据高时间、高空间分辨率的特点,实现了全南极范围内冰架年崩解面积的高精度估算和崩解类型的解译。利用40期重复覆盖全南极海岸线的EnviSatASAR数据探测了冰架崩解的位置、类型和发生时间,统计分析了2005年8月到2011年8月连续6年南极冰架崩解频率和面积的时空变化。结果显示:(1)2005年—2011年平均崩解面积为2969.7km2,年崩解面积变化幅度较大,年崩解频率略呈下降的趋势;(2)南极冰架崩解主要发生1—3月,其中2月崩解最频繁;(3)东南极威尔克斯地区域是当前南极冰架崩解最活跃的区域,冰架罗斯、龙尼-菲尔希纳及埃默里等3大冰架很稳定且鲜有崩解发生,东南极毛德皇后地区域冰架相对稳定;(4)空间尺度小于100km2的崩解频率占到总频率的94.1%,忽略它们将导致南极年崩解面积低估20.7%—92.9%;(5)以内部冰川应力为主要驱动力的开裂型(Rift-opening)崩解较以外部大气和海洋因素为主要驱动力的融水型(Melt-related)崩解发生更为频繁,但是两者在量上的差异不大(约10%)。     

基于GEE的鄱阳湖湿地植被长期变化特征及其对水文情势的响应北大核心CSCD

针对鄱阳湖湿地植被长期变化的科学问题,本文基于谷歌地球引擎(GEE)遥感大数据平台和CART分类回归树算法提取鄱阳湖2000—2017年涨水期、丰水期、退水期和枯水期的年时序植被分布范围,阐明其时空变化特征;在此基础上,结合水位数据分析湿地植被与水文情势变化之间的响应关系。结果表明,(1)2000—2017年,枯水期、涨水期、丰水期和退水期鄱阳湖湿地植被平均面积分别为846.35、679.03、172.35、508.63 km^(2)。(2)2000—2017年,不同水位期鄱阳湖湿地植被总面积均呈增加趋势,并有向湖心演变的趋势。(3)鄱阳湖植被面积受水位影响显著,水位与植被面积呈负相关,降水异常(如极端降水或严重干旱)是导致植被面积明显偏离平均面积的主导因素。本文结论有助于鄱阳湖湿地生态系统的健康诊断,对鄱阳湖湿地保护和修复政策的制定具有科学参考意义。     

用PPP技术确定南极Amery冰架的三维运动速度

基于GPS精密点定位(precise point positioning,PPP)技术,利用IGS的精密星历数据编制软件处理了在Amery冰架获取的连续5d的GPS卫星跟踪观测资料,初步获得了冰架前端观测点处的冰流速度和冰流方向。根据定位解算出的高程系列的周期变化,初步推求出观测点处的海潮周日变化参数。研究成果可为后续的物质平衡计算提供依据。     

青藏高原冰雪覆盖变化监测的卫星立体影像方法

针对青藏高原冰雪覆盖变化监测问题,以各拉丹冬冰川为例,提出了利用ALOS立体像对提取冰雪DEM,并以同源不同时相的冰雪DEM监测冰雪覆盖变化及体量变化的方法。依据DEM纠正裁切后的影像,采用ISODATA分类方法得到了冰雪覆盖面积变化量,由不同时相网格DEM高程点数据高差与面积求得体积变化,得出了2009年与2010年冬季冰雪量大小。结果显示2010年12月比2009年12月冰雪量减少了19.728 3 km³,雪覆盖面积减少了349.691 km²。文中还列出了遇到的技术困难及有待进一步研究的问题。     

GEE云平台支持下的西天山森林遥感监测与时空变化分析

针对区域大尺度森林遥感调查、精确信息提取和时间序列变化监测过程中存在的数据挑选困难、计算效率较低、提取精度不高等问题,本文基于谷歌云计算平台（GEE）强大的海量遥感数据组织、存储和计算功能,根据新疆干旱区森林资源的空间分布特点,结合多源遥感数据和地理要素数据集,首先构建了光谱+纹理+地形等多维分类特征集;然后在地理国情监测森林地面调查样本数据的协助下建立了西天山森林分类样本数据库;进而采用随机森林分类算法实现了对西天山森林1995、2000、2005、2010、2015和2018年6期自动分类;最后通过云端与本地相结合完成了森林资源遥感分类数据编辑检查、制图与分析。研究结果表明：①1995-2018年西天山森林总体呈动态扩张趋势,森林分布面积从1995年的3 953.6 km²年增加到2018年的4 243.2 km²,增长速率为12.6 km²/a;在结构组成上,西天山森林以针叶林为主,阔叶林、灌木林、针阔混交林较少。②在时间变化过程上,西天山森林的扩张态势呈现缓中增强,2005-2018年增长速率要明显高于1995-2005年。③在空间变化特征上,不同森林类型之间的转化很少,新增林地主要来自非林地,2000年以来非林地转林地的面积约为520 km²。非林地转化为林地区域主要集中在特克斯县分局、尼勒克县分局、昭苏县分局、新源林场、巩留分局、伊宁分局,转入面积分别为111.14、102.19、67.16、56.45、42.76、40.71 km²。     

利用多时相遥感监测与分析黄河三角洲湿地变化动态

黄河三角洲湿地地区土地利用变化信息可为有关部门制定湿地保护和经济发展提供参考。本文选取2005、2009和2019年三时相黄河三角洲入海口周边,以及东营属地内黄河沿岸的Landsat 7 ETM＋遥感影像为数据源,采用监督分类方法研究土地利用类型,通过分析编码的变化判别黄河三角洲的土地利用转移情况,从而进行湿地变化动态分析。结果表明,研究区内2005—2009年湿地总面积减少了437 km²,呈减少趋势;2009—2019年湿地总体面积由2009年的930 km²变为2019年的998 km²,10年间研究区内湿地总体趋于稳定,并呈增长趋势;废弃三角洲海岸线发生缩减,黄河入海口位置发生变化。研究区内14年间土地利用类型转换频繁,湿地土地利用类型与非湿地土地利用类型形成动态转换系统。     

基于Sentinel-1 SAR的埃默里冰架前端位置自动检测研究

埃默里冰架（Amery ice Shelf,AIS）是南极洲第三大冰架,冰架状态影响着南极洲物质平衡和海平面变化,但目前对于AIS与海水交界的冰架前端位置确定研究甚少。基于哨兵一号（Sentinel-1）合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像提出了一种高效且精确的冰架前端自动检测方法,利用冰架和海水之间的过渡带的SAR后向散射系数分布特点,利用Sentinel-1 SAR影像并结合单元最小恒虚警率（smallest of constant false alarm rate,SO-CFAR）和形态学滤波得到冰水二值图,采用滑动窗口和累积和的方法自动提取每条剖面线对应的冰架前端点位置,自动绘制AIS前端轮廓线。考虑SAR影像空间分辨率和剖面分辨率等因素对前端检测的影响,进行冰架前端参数优化,并分析有无浮冰对冰架前端提取精度的影响。为了验证影像空间分辨率对各种方法检测结果的影响,将AIS前端无碎冰的影像进行双线性内插法重采样处理,并与基于标准差与五大值法的冰架前端提取算法进行精度对比分析。实验证明提出的剖面法具有一定的适用性。此外,通过分析AIS前端有无碎冰发现,基于SO-CFAR和形态学滤波算法相结合的剖面法对冰架前端提取精度最佳,最优检测精度小于1个像素,且受表面融水、冰架破碎等较小,具有较强的场景适应性。     

青藏高原湖泊面积、水位与水量变化遥感监测研究进展

青藏高原湖泊数量多、分布广、所占面积大,是亚洲水塔的重要组成部分,其受到人类活动的干扰较少,是理解高原生态环境变化机理的钥匙.青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器,在全球快速变暖背景下其对气候变化的响应如何?本研究基于多源遥感数据监测结果,系统地总结了青藏高原湖泊(大于1 km2)在过去近50 a(1976年-2018年...     

遥感技术支持下的下龙湾西岸养殖塘变化监测及其对“三生用地”影响分析

下龙湾西岸是越南北部沿海的养殖大区,随着水产养殖用地规模的逐渐扩大,周边三生用地（生产用地、生活用地、生态用地）空间格局受到影响。本文以下龙湾西岸的5个沿海地区为研究区,利用1990、2000、2010、2015年4期无云Landsat TM/OLI遥感数据,采用分类回归树方法,对1990—2015年的土地利用变化进行监测。通过土地利用净变化量、土地利用动态度模型、相关性分析等方法,定量分析养殖塘时空格局演变特征及对三生用地的影响。结果表明：①25年间,养殖塘面积呈“单峰”式先增后减变化,净增加66.65 km²,2000年面积为156.65 km²,较1990年面积增长113%,2015年较2000年面积减少11%。总体呈现数量上“北增南减”、速率上“东快西慢”的面积变化特征。②养殖塘转入面积中,生产用地对养殖塘转移面积占31%,生活用地占4%,生态用地占65%。空间格局整体以白藤江及陆地中轴为界线,呈南北分区、东西分界的转入转出规律。③养殖塘占用生活用地7.24 km²,二者呈正相关关系,R²为0.46;养殖塘分别占用生产用地和生态用地55.14、115.14 km²,并与两者成负相关关系,R²分别为-0.96和-0.81。由此可知,利用遥感技术监测养殖塘时空变迁对土地资源的规划配置与可持续发展具有重意义。     

Surface Ice Flow Velocity and Tide Retrieval of the Amery Ice Shelf using Precise Point Positioning

Five days of continuous GPS observation data were collected in the frontal zone of the Amery ice shelf and subsequently post-processed using precise point position (PPP) technology based on precise orbit and clock products from the International GNSS service. The surface ice flow velocity of the observed point was derived from PPP to be 2.25 m/day toward the northeast with an azimuth of 41°. Major semi-diurnal and diurnal oceanic tide constituents could be recovered from the 5 days of PPP-derived height variations and compared well with a hydrodynamic ocean tide model. The PPP technique can replace double-difference GPS positioning in remote or hostile environments, and be used to retrieve the surface ice flow velocity without any reference station. Furthermore, the solution can be derived epoch-by-epoch with accuracy in the centimeters to decimeter range.     

基于光学遥感卫星影像的南极冰流速产品和方法研究综述EI北大核心CSCD

冰流速是反映在全球气候变化条件下南极冰盖变化及其稳定性最直接和最基本的指标之一,也是精确估算南极冰盖对全球海平面上升贡献的关键数据之一。光学遥感影像因其空间覆盖广、时间和空间分辨率高等优势,是南极冰流速大规模提取的重要数据源。本文首先对现有利用光学遥感影像进行南极冰流速提取的方法进行了综述,介绍了相关的软件和工具。然后,总结了20世纪60年代以来基于光学遥感影像生成的南极冰流速产品,并对南极典型区域的冰流速产品在物质平衡估算、冰架长时序变化监测等方面的应用进行了分析。最后,总结了光学遥感影像用于南极冰流速提取的优势及未来的发展趋势。     

黄河流域湿地景观时空演变格局分析

湿地景观的时空演变及其驱动因素研究是湿地生态恢复与保护的重要参考,本文利用1980—2015年7期黄河流域土地利用数据构建黄河流域湿地矢量数据集,基于景观格局指数对黄河流域湿地的时空演变特征进行定量和定性分析;采用转移矩阵对每两个时期湿地资源的转移类型和数量进行计算与分析。研究结果表明,①1980—2015年,黄河流域湿地率为3.5%,其中自然湿地率约为2.0%,即黄河流域的湿地类型以自然湿地为主。②斑块面积结果显示,黄河流域湿地总面积减少了312.74km²,表现为人工湿地增加,自然湿地减少;自然湿地中沼泽湿地呈增加状态,主要是在2005—2010年增加了979.22km²,滩地呈减少状态,减少了1218.19km²,主要发生在1990—1995年和2005—2010年。斑块密度结果显示,随着河渠和滩地受人为活动影响程度的加大,两者的斑块破碎化程度逐渐加大。最大斑块指数结果显示,水田是黄河流域的主导湿地类型,沼泽和湖泊是自然湿地中的主导湿地类型。③黄河流域湿地类型与非湿地之间转换是黄河流域景观转换的主要组成部分,其中沼泽与滩地是面积发生变化的主要湿地类型。     

NASA MODIS海冰产品评价分析——以辽东湾海冰监测为例

NASA开发的MODIS海冰产品可提供全球范围的海冰分布和冰表温度信息,但将其直接用于局地和区域海冰监测时,其精度还有待进一步验证.以辽东湾冬季海冰监测为例,对MODIS海冰产品进行了分析,发现该产品将区域内绝大部分海冰标识为云.根据NASA的海冰算法,利用反射率和冰表温度(Ice Surface Temperatur...     

A Web GIS for Sea Ice Information and an Ice Service Archive

Sea ice data has significant scientific value for climate, environmental impact and engineering studies leading to the construction of facilities in Arctic waters, as well as to support tourism and fishing planning. Large collections of such data are acquired, compiled, produced and maintained by national and international agencies such as the Canadian Ice Service (CIS). Some of these data collections have been made available online. However, current Internet‐based sea ice data dissemination practices do not foster easy access to and use of the data, especially given the amount of the archived sea ice data and the nature of their spatial changes and high temporal variations. This article reports a research effort in developing a web‐based geographical information system (GIS) that facilitates the access and use of the historical sea ice data. The system provides online access, exploration, visualization, and analysis of the archived data, mostly in the form of ice charts, within a web‐based GIS. The results from a prototype development indicate that web GIS, developed using Rich Internet Application (RIA) technologies, provides added values in serving sea ice data and suggests that such a system can better accommodate more advanced sea ice data access and analysis tools.     

多时相Landsat影像的平原河网区不透水面信息提取方法与应用

不透水面是衡量城市生态环境的重要指标,针对平原河网区不透水面与水体、裸土等地物较难区分的问题,以苏北里下河平原快速城镇化区为研究对象,利用多时相Landsat影像为数据源,基于像元光谱特征及其季节性变化分析,构建了基于时序NDWI、NDVI和NDBI的决策树模型,并利用GIS空间分析技术对不透水面的时空变化特征进行了分析。结果表明：多时相光谱信息可有效改善水体、裸土和稀疏植被等像元与不透水面的混分,2005年和2016年的不透水面分类总体精度和Kappa系数均在0.85以上,合理反映了不透水面以向东和向南扩张为主的趋势特征,年均扩张速度约为6.7 km²。研究成果为该区城镇化下的生态环境效应研究提供数据基础,同时可为其他平原河网区不透水面信息提供借鉴和参考。