2005～2015年新疆冰川与常年积雪变化监测研究

以2015年新疆维吾尔自治区第一次全国地理国情普查成果为基础,以覆盖新疆的2005年遥感影像数据为数据源,利用行业专题数据,采用遥感影像解译、数据编辑与整理、统计分析等技术与方法,实现新疆冰川与常年积雪分布及变化信息的快速、准确获取,通过统计分析对新疆冰川与常年积雪近10 a的变化状况进行了分析,结果表明2005～2015年新疆冰川与常年积雪总面积减少了1 945 km2,年均退缩率为8.06%。     

高山冰川多时相多角度遥感信息提取方法

提出一种多角度遥感影像的冰川信息提取方法。通过"全域—局部"的阈值分割方法获取短时期内不同时相的遥感影像的冰雪边界,结合地形信息和多时相遥感影像的太阳角度信息,联合消除山体阴影对冰川的遮挡,并以多期影像的最小冰雪边界作为最佳冰川边界。以托木尔峰西侧冰川为研究对象,采用2009—2010年4个时相的遥感影像提取冰川信息。结果表明多角度遥感提取的冰川边界效果好,能有效地排除积雪与山体阴影的干扰。     

基于RS和GIS技术提取木孜塔格峰冰川面积变化

为了研究木孜塔格峰区域1977年—2001年的冰川变化情况,本文发挥RS和GIS的技术优势,基于EN-VI、ERDAS遥感软件平台和ArcGIS地理信息系统平台,利用Landsat MSS、ETM卫星遥感影像提取了研究区1977—2001年的冰川面积变化,研究结果表明该区域的冰川在这24年中面积减少了12.678km2。最后对本区域冰川的变化特点进行了分析,认为该区域冰川整体呈现缓慢退缩趋势,并得出气温对该区域冰川面积变化产生了主导作用。     

基于数据同化算法融合多源数据估算雪深

在积雪深度研究中,地面资料插值产生的平滑效应以及遥感空间分辨率不足的问题,在很大程度上影响着积雪深度的估计精度。本文采用中高分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectro-radiometer,MODIS)和微波扫描辐射计(advanced microwave scanning radiometer-EOS,AMSR-E)融合后的无云积雪面积产品构建虚拟站点,弥补了气象站点少且不均匀的不足,修正雪深克里金插值产生的平滑效应。同时,提出了基于数据同化算法融合以地面观测资料为基础的克里金空间插值雪深、MODIS积雪面积产品和AMSRE微波反演雪深产品的雪深估计方法。以新疆北疆地区为研究区域进行了算法应用及验证,并选取不同海拔的站点观测资料对融合结果进行验证分析,通过均方根、偏差和相关性系数指标检证了该方法能够有效地提高雪深估计精度。     

利用多光谱卫星遥感和深度学习方法进行青藏高原积雪判识

青藏高原积雪对全球气候变化十分重要,针对已有积雪遥感判识方法中普遍采用的可见光与红外光谱数据易受复杂地形与高海拔影响,导致青藏高原地区积雪判识精度较低的问题,提出了一种基于多光谱遥感与地理信息数据特征级融合的积雪遥感判识方法:以风云三号卫星可见光与红外多光谱遥感资料与多要素地理信息作为数据源,由地面实测雪深数据与现有积雪产品交叉筛选出样本标签,构建并训练基于层叠去噪自编码器(SDAE)的特征融合与分类网络,从而有效辨识青藏高原遥感图像中的云、积雪以及无雪地表。经地面实测雪深数据验证,该方法分类精度显著高于使用相同数据源的FY-3A/MULSS积雪产品,略高于国际主流积雪产品MOD10A1与MYD10A1,并且年均云覆盖率最低。试验结果表明该方法可有效地减少云层对积雪判识的干扰,提升分类精度。     

基于遥感卫星影像的积雪范围自动化提取

积雪是地球表面重要的覆盖物,也是全球大气与地表相互作用的重要影响因素.本文以资源三号和高景一号卫星遥感影像为主要数据源,将天山中段地区作为主要研究区,分别采用差值指数阈值法和影像亮度分割法,获取遥感影像积雪范围.对比分析可知,利用影像亮度分割法获取积雪范围的结果更准确.利用遥感手段识别积雪范围,对开展智能化地物识别具有重大意义,同时,对开展智能遥感应用也具有重要的应用价值.     

用气象卫星资料监测积雪

本文简要叙述了利用气象卫星资料进行积雪监测的可行性和复杂性;以改进的甚高分辨率扫描辐射仪(AVHRR)资料为例综述了遥感监测积雪的原理、方法和资料处理过程;分析了计算结果,并探讨了未来积雪监测的发展。     

青藏高原札达地区多年冻土遥感技术圈定方法与应用

为了更好地了解青藏高原札达地区多年冻土的分布情况,归纳总结了冻土下限的遥感解译标志;利用不同类型的遥感数据源对冻土的下限位置进行了圈定,并分别与高程模型和温度模型的圈定结果进行了对比。结果表明:该区多年冻土区面积为17 148.93 km2;3种模型相互补充参考,可以提高大比例尺多年冻土制图精度,此方法应用结果在区域上作为参考资料前期使用,可大大缩小相关项目前期工作量,提高效率;因此,利用遥感技术圈定多年冻土的应用价值较高,可以更好地为青藏高原区域地质、水文地质、工程地质及气候变化等研究提供更加详实的资料。     

藏东南冰川地区250 m空间分辨率全天候地表温度生成

遥感全天候地表温度产品在多云雾地区意义重大,对冰川泥石流多发的藏东南地区极具应用价值,但遥感全天候地表温度空间分辨率不足限制了其在精细化灾害监测中的应用。以藏东南冰川地区为研究区,采用高程、坡度、坡向、地表覆盖类型、植被指数、地表反射率、积雪指数作为全天候地表温度的影响因子,结合移动窗口,进行多种地表温度降尺度方法的对比,进而使用最优的降尺度方法将现有的遥感全天候地表温度产品（TRIMS LST）的空间分辨率从1 km提升至250 m。利用地面站点实测数据的评价结果表明,基于梯度提升决策树（LightGBM）的降尺度方法得到的250 m空间分辨率全天候地表温度的均方根误差在白天/夜间为2.25 K/2.15 K,优于基于多元线性回归和随机森林的降尺度方法,且比原始1 km分辨率全天候地表温度的精度高0.25 K左右。基于Q指数与SIFI指数的图像质量评价结果表明,降尺度得到的250 m地表温度不仅在空间格局和幅值上与原始1 km遥感全天候地表温度一致,而且补充了大量的地表温度空间细节信息。生成得到的250 m分辨率的地表温度对于藏东南冰川地区的灾害分析具有积极的意义。     

利用MODIS数据进行积雪检测

积雪是一种重要的地球表层覆盖物,是气象学和水文学中一个非常重要的参数。使用遥感方法能够有效获取大范围的雪盖信息,弥补地面观测资料在空间上的不足。中等分辨率成像光谱仪(MODIS)数据具有高光谱、高空间分辨率、高时间分辨率等特征,越来越多地应用到积雪检测方面。利用MODIS雪盖数据进行雪盖制图,分析了2008年初中国南方的受灾情况,并对雪情进行了分析。结果发现利用MODIS得到的积雪边界线轮廓清晰,对积雪检测非常有效,但由于云的遮蔽可能会使MODIS积雪分布面积出现误差。     

高山冰川遥感提取方法研究

遥感的应用使得对冰川大尺度全覆盖、多时相变化的监测成为可能,然而冰川信息遥感提取方法的误差大等难题成为影响冰川监测的障碍。本文综合分析比较了目前已有的多种冰川提取方法的有效性,得出提取冰川范围精度最高的是面向对象的目视判读方法,其次是最大似然法监督分类、面向对象的自动分类、比值阈值法、雪盖指数法等。各自动方法提取冰川面积均有较大误差,且误差主要出现在冰舌末端、阴影区、薄冰区和云层遮盖范围等区域。本文将面向对象的目视判读法应用于冰川提取中,在保证信息提取精度的同时提高了传统解译的效率。     

无人机遥感影像面向对象分类的冻土热融滑塌边界提取

全球气候变暖及人类活动导致青藏高原大面积冻土退化、热融滑塌等问题,严重影响了多年冻土区工程建设和生态环境。利用无人机高空间分辨率影像和面向对象分类技术进行了黑河上游俄博岭垭口冻土区热融滑塌监测实验,详细分析了最邻近、K-最邻近、决策树、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林5种面向对象监督学习方法提取冻土热融滑塌边界的性能和精度,并使用野外实测数据对实验结果进行验证。结果表明,面向对象分析中分割尺度对热融滑塌提取结果影响较小,而不同组合的分类特征影响较大,因此选择合适的分类特征是关键; 5种分类方法的总体精度均在90%以上,其中SVM方法的Kappa系数高于其他4种分类方法,表明该方法在本次实验研究中更适合无人机遥感影像冻土热融滑塌边界提取。无人机高空间分辨率遥感与面向对象分类方法相结合在冻土热融滑塌监测中具有广阔的应用前景。     

近15年新疆逐日无云积雪覆盖产品生成及精度验证

为降低云对MODIS逐日积雪覆盖产品MOD10A1和MYD10A1在新疆积雪实时监测与研究中的影响,引入交互式多传感器雪冰制图系统(interactive multi-sensor snow ice mapping system,IMS)等多源遥感数据和地面实测资料,综合时间滤波法、空间滤波法及多传感器融合法等不同的去云技术,建立基于多源数据的去云方法,生成新疆地区2002—2016年近15 a间逐日无云积雪覆盖产品数据,并利用实测资料对生成的产品数据进行精度评价及结果验证。结果表明,去云后积雪覆盖产品在新疆积雪覆盖的总体监测精度为90.61%,接近于去云前MODIS晴空积雪覆盖产品在新疆的总体监测精度(93.3%)。     

基于光学遥感技术的冰崩隐患遥感调查及链式结构研究——以西藏自治区藏东南地区为例

西藏自治区藏东南地区冰川广布,在全球变暖背景下,冰川失稳现象凸显,冰崩隐患的光学遥感调查对该区域防灾减灾工作具有实际意义.根据遥感影像上冰崩隐患的色调、形态、纹理、阴影等特征,建立遥感解译标志,开展研究区冰崩隐患的遥感解译.在藏东南地区共解译出冰崩隐患232处,其中大型47处,特大型147处,巨型38处,结合地形地貌、...     

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。     

遥感和GIS在冰湖溃决洪水中的应用研究

近年来随着全球气候变暖和冰川退缩,以及人类在高海拔地区活动的增多,冰湖溃决洪水灾害呈增加趋势。由于遥感和GIS技术的众多优势,使其在冰湖溃决洪水研究方面得到广泛应用。首先对冰湖溃决洪水及其研究做简单介绍,然后从冰川、冰湖空间数据获取,冰湖溃决评价指标获取,冰湖溃决洪水模拟和DEM的建立及应用4个方面对遥感和GIS在冰湖溃决洪水研究中的应用进行综述,最后指出,目前遥感和GIS在冰湖溃决洪水应用中的不足,为进一步研究和应用指明了方向。     

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Landsat8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...     

基于遥感和GIS的东帕米尔高原冰川冰量变化研究

冰川二维尺度(面积、长度)的变化信息难以满足冰川变化区域差异与特征分析以及冰川变化对水资源与灾害等影响研究的需要,冰川物质平衡是衡量冰川三维尺度(冰量)变化最直接的方式.野外观测能力有限,遥感技术成为长时间大尺度冰川物质平衡监测最为有效的手段.东帕米尔高原是我国西部巨大山系,由于其极高海拔而发育众多规模较大的冰川,是下游喀什地区水资源源区.目前对于帕米尔冰川变化还存在很大争议,而且"帕米尔-喀喇昆仑山(冰川)异常"值得进一步讨论.论文首先利用中国两次冰川编目数据,结合Landsat遥感影像对研究区20世纪60年代以来的冰川二维(面积和长度)参数变化进行了监测,然后利用地形图(1971—1976 )、SRTM(1999)、ASTER(2013—2014)和Cartosat-1(2014)立体像对生成不同时期的数字高程模型(DEM ) ,结合ICEsat GLAS卫星激光测高数据,对该区域的冰川冰量变化及近期变化特征进行了研究.     

ENDSI增强型雪指数提取积雪研究

快速、准确、客观地提取积雪覆盖信息,获得积雪覆盖时空分布资料,是资源生态环境变化研究中的基本问题,卫星遥感技术为有效解决这个问题提供了技术支持。归一化差值雪指数(normalized difference snow index,NDSI)法利用积雪在绿光波段(0.53~0.59μm)高反射和短波红外波段(1.57~1.65μm)强吸收特征,可实现遥感自动提取积雪区。以Landsat8 OLI影像为数据源根据积雪的光谱特征,在加入波段B1(0.433~0.453μm)和B2(0.450~0.515μm)特征的基础上,运用提出的增强型雪指数(enhanced normalized difference snow index,ENDSI),从OLI影像上进行积雪自动提取。研究结果表明,对积雪厚度变化ENDSI敏感度强于NDSI;在裸土、薄雪及厚雪区,随着积雪厚度的增加,ENDSI值变化幅度强于NDSI,能有效增大雪与非雪的差异;当ENDSI阈值取0.3时,可以有效区分雪与非雪,提高积雪提取精度。     

基于遥感和GIS的洪水坝河流域冰川变化研究

以洪水坝河流域为例,利用1956年的地形图和2003年的ASTER遥感影像及数字高程模型,在GIS的支持下对两期数据进行统计分析,结果表明:近47年来,洪水坝河流域冰川面积减少了14.04%,长度退缩了17.28%,储量减少了2.26%。研究认为,气温显著升高是洪水坝河流域冰川快速萎缩的主要原因。在和祁连山地区、西藏以及天山地区的冰川进行对比后,发现研究区冰川消融的速率介于三地之间,初步推测是由研究区所在区域的气候和自身属性共同作用的结果。