纹理特征辅助的S AR影像冰川识别

青藏高原的冰川监测对气候变化研究有着重要的意义,通过遥感图像可以大范围长时间的监测冰川的变化,识别冰川边界是研究的重点。为了研究SAR影像纹理特征在冰川识别中的作用,以喀喇昆仑山地区的克勒青河上游为研究区,利用2018年Sentinel-1A数据进行干涉处理得到相干系数,然后基于相干系数提取了均值、方差、同质性、反差、相异性、熵、相关性共7种纹理特征,并对不同纹理特征组合之间的提取效果进行了比较。结果表明VV极化方式下均值、方差、同质性、相异性的特征组合冰川识别效果最好。据此提取了克勒青河上游区域的冰川边界,最高精度达到91.36%,该方法明显优于基于相干系数图的阈值分割法和基于光学影像的波段比值法,冰川识别精度提高了约2%。     

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。     

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.     

塔里木盆地南缘喀拉米兰河克里雅河流内流区近30a来的冰川变化研究

对1999年的喀拉米兰河-克里雅河流内流区的Landsat ETM+影像运用非监督分类、监督分类,雪盖指数域值法和比值域值法提取其中176条冰川的边界信息,并与目视解译结果进行定量比较,结果表明:比值域值法精度最高,达98.32%;将比值域值法提取1999年的冰川边界与1970年航测地形图勾绘的冰川边界进行叠加分析,得到整个流域29 a来的冰川变化信息.统计表明,流域冰川条数减少了0.6%,总面积萎缩了2.86%,总冰储量减少了3.10%,大多数冰川处于稳定状态.     

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。     

基于遥感的冰川信息提取方法研究进展

对冰川监测中常用的遥感卫星、 传感器及冰川信息提取方法等进行了综合评价, 常规方法中普遍认为比值法的精度最高, 新产生的面向对象分类和雷达干涉测量方法虽一定程度上提高了冰川提取精度, 但冰碛物仍是自动识别的难点. 针对表碛覆盖冰川虽发展了一些自动、 半自动的方法, 但这些方法还不够成熟、 不具有通用性. 积雪、 冰碛物和地面验证仍是冰川自动提取存在的重要问题, 发展更先进、 更成熟的方法是冰川研究的重要方向, 未来可以尝试采用粗糙集理论及ICESAT卫星波形提高冰川信息提取的精度.     

联合Sentinel-1与Landsat8影像的希夏邦马峰冰川三维运动反演

SAR偏移量技术和光学偏移量技术是冰川运动监测重要的技术手段,但目前对于融合不同平台的影像进行三维形变的研究较少。文章选取2019年11月至2021年1月西藏聂拉木县希夏邦马峰地区的大型冰川作为研究对象,基于方差分量估计融合该研究区的Sentinel-1与Landsat8两种数据进行冰川的三维位移解算,选取了同一时期的光学影像对偏移量估计结果进行对比分析,同时选取稳定区域进行精度评估,分析该方法在冰川运动监测中的适用性和精确性。结果表明,该冰川在2019年11月至2021年1月,联合解算的东西向最大流速为21 cm/d,南北向最大流速为68 cm/d,垂直向最大流速为17 cm/d。对比单一影像获取的冰川位移结果,多影像联合解算方法,能够弥补SAR数据的失相干和光学数据的低质量像元值的不足,获得更加完整和详细的冰川信息,监测结果精度更高。可为利用不同平台的数据联合监测山地冰川的多维度和高精度变化提供参考和技术支持。     

基于高分卫星数据的冰川长度综合提取方法

冰川长度是冰川变化研究中的重要参数。以青藏高原普若岗日冰原为研究对象,基于高分一号卫星遥感影像和数字高程模型数据,利用波段阈值法和目视解译相结合的方法提取冰川边界,综合利用冰川中心线法和冰川主流线法获取冰川长度,并在地理信息系统技术支持下进行了实现。结果表明,提取的冰川长度线与人工数字化的冰川长度线吻合度较好,精度可达97.9%,且执行效率较高。     

面向对象-改进冰雪指数法消除冰湖干扰提取冰川边界的优越性分析——以各拉丹冬冰川为例

冰川作为气候变化的重要指标器,其范围监测对区域生态环境以及人类社会生活具有重要意义。目前基于遥感技术的冰川范围监测应用广泛,然而传统遥感监测方法中冰雪指数阈值法的提取结果存在无法区分冰川与冰湖的现象,面向对象分类法受地物光谱纹理信息限制无法避免同谱异物现象的出现。为弥补上述不足,提出一种可区分冰湖与冰川的改进冰雪指数,并将其融入面向对象分类法中,构建了一种面向对象-改进冰雪指数法。将各拉丹冬冰川作为试验区（该地区冰川表面洁净）,运用面向对象-改进冰雪指数法识别冰川边界,使用青藏高原冰川数据产品及常规遥感监测方法的提取结果作为参考数据,以验证此方法的有效性和稳健性。结果表明：面向对象-改进冰雪指数法综合了改进冰雪指数阈值法以及面向对象分类法的优点,冰川范围提取精度高达97.26%,与冰雪指数阈值提取结果相比精度提高了0.12%,与面向对象分类法提取结果相比精度提高了0.38%。此方法不仅有效地解决了地物错分的问题,还实现了冰川边界的精确识别。     

Remote Sensing Monitoring of Glacier Changes in the Western Region of Tanggula Mountains in Recent 25 Years

This paper focuses on revealing the status quo and variation of glaciers in the western region of Tanggula Mountains. The ratio threshold, NIR water identification and visual interpretation were used to extract the boundary of glaciers based on Landsat data (TM/ETM+/OLI) from 1990 to 2015. In particular, the NIR water identification is a new method to extract glaciers from water, which is suitable to improve the traditional method of ratio threshold. This study used spatial interpolation method to evaluate temperature and precipitation changes. The kriging interpolation method was adapted to manipulate and to extract the appropriate data based on ten weather stations. Comparing to the variations and characteristics of glaciers and climate change from 1990 to 2015, we concluded that glacial retreat in the western region of Tanggula Mountains was serious. The glacier area reduced from 1 693.65 km² to 1 490.81 km², respectively, in 1990 and 2015, in general, approximately 202.84 km² (11.98%) of glacier area has been retreated in the last 25 years. Moreover, the rate of glacier decline after 2000 was much faster than the last decade of the 20th century. In addition, the decreased area of glaciers in the lower altitude basins below 5 000 meters occupied 94.84% of the total change area while the glacier above 5 000 meters almost had no change. The kriging interpolation of the meteorological data indicated that the southeast of the study area was damp and hot while the northwest was cold and dry. The characteristic of temperature distribution from the northwest to the southeast presented from low to high, and precipitation increased in the first of the study period and then decreased but both of them were not very significant. In short, the temperature of study area was increased more prominently since 2000, while the precipitation change was very weak. The mean annual temperature and precipitation of 1980-1989a, 1990-1999a, and 2000-2013a were -3.53 ℃, -3.20 ℃, -2.22 ℃, and 384.49 mm, 354.27 mm, 428.13 mm, respectively. The study found that the glacier change was consistent with temperature variation in spite of the adverse effects of increased precipitation. Therefore, the research concluded that the precipitation change was not more significant comparing to temperature change. In other words, the main reason of the rapid decrease of glaciers in study area was likely due to the rise of temperature.     

基于GIS冰川末端变化计算方法研究——以北极Austre Lovénbreen冰川为例

基于冰川区地形图和实地GPS测量数据,总结4种用于计算冰川末端变化量的方法:主流线法、中心线法、周长法和特征点法,并提出基于GIS的操作思路.分析了各种方法的优缺点,阐述了各种方法在使用中的注意事项.建议使用最短距离的特征点法计算冰川末端变化量,并且以前一期的特征点向后一期的冰川边界搜索最短距离.通过把方法应用在北极Austre Lovénbreen冰川,结果表明,自2005年观测以来北极Austre Lovénbreen冰川末端呈现退缩趋势,年均退缩量为9.44m.a-1,年际变差系数为0.40,冰川末端变化量年际变化较大.     

祁连山老虎沟12号冰川冰内结构特征分析

利用探地雷达(Ground Penetration Radar,GPR)调查冰川冰内结构和冰层厚度是一种监测冰川变化常用手段.应用麦克斯维(Maxwell)方程的二维时域有限差分(FDTD)方法,通过将模拟图像与老虎沟12号冰川的实测图像的对比,分析了雷达剖面中的几种反射特征,如冰裂隙、融洞、暖冰等.对比结果表明,GP...     

山地冰川储量估算方法研究进展

冰储量数据是预测冰川及海平面未来变化的初始参量,对其研究具有重要的理论与现实意义。目前冰储量估算的主要方法有实地测量法、经验公式法和物理分析法。系统分析和讨论了此三类估算方法的原理、发展现状及存在的问题,为山地冰川储量估算及冰川变化模拟研究等提供了方法参考。实地测量法估算精度高,适合中小型冰川的长期监测;经验公式法简单快速,适合大区域或全球性的冰储量估算;物理分析法相对复杂,优点是无需实测冰厚资料输入。机载测厚雷达、无人机等器测技术以及人工神经网络等理论模型为山地冰川储量估算的发展提供了新契机。     

Interannual and seasonal variation of flow velocity in Koxkar Baxi Glacier from 2014 to 2020北大核心CSCD

Glacier flow is a key factor in understanding the nature of glaciers, and it is also one of the main research contents of glacier dynamics, which can provide basic support for rational utilization of glacier resources and early warning of glacier disasters. There are many mountain glaciers located in the west of China. The study on the spatiotemporal variation of surface velocity of glaciers also has great significance for the social and economic development of the western China. Koxkar Baxi Glacier, locates on the southern slopes of the Tomur Peak, is a typical dendritic glacier. In order to obtain the conditions of Koxkar Baxi Glacier’flow rates and its variation to further reveal the future of the variation of glacier, the spatiotemporal variability of glacier velocity was surveyed using correlation(COSI-Corr)method on Landsat imagery from 2014 to 2020. The results show that: (1)The average annual flow velocity of the Koxkar Baxi Glacier was 0. 04~0. 05 m·d-1 during 2014 to 2020. (2)The glacier reaches its maximum flow velocity near the center part, and the velocity decreased towards both lateral margins. In a longitudinal profile, ice flow velocity in the accumulation area increased down to the equilibrium line, while decreased towards the glacier terminal. The maximum velocity with 0. 17~ 0. 20 m·d-1 was found near the equilibrium line altitude. (3)The glacier flow velocity in warm seasons were 16. 67% faster than that in cold seasons. (4)The glacier flow velocity from 2014 to 2020 showed a slight decreasing trend, and the average flow velocity decreased 0. 01 m·d-1. (5)Temperature and precipitation had certain influence on the seasonal fluctuation and interannual variation of the flow velocity of the glacier. © 2022 Science Press (China). All rights reserved.     

1980 - 2015年南迦巴瓦峰地区冰川变化及其对气候变化的响应

基于地形图和Landsat TM/OLI遥感影像等数据, 利用目视解译和波段比值法提取1980年、 2000年和2015年南迦巴瓦峰地区冰川空间分布数据, 分析研究区近35年冰川变化, 探讨冰川对气候变化的响应。结果表明： 1980 - 2015年, 南迦巴瓦峰地区冰川面积持续减小并呈加速退缩的趋势, 近35年共减少了（75.23±4.67） km², 占1980年冰川总面积的（25.2±1.6）%, 年平均面积减小率为（0.73±0.05）%。研究区东南坡冰川面积变化速率大于西北坡, 在不同流域、 海拔及朝向上, 冰川变化差异较大。南迦巴瓦峰地区冰川表碛十分发育, 表碛覆盖冰川面积变化率小于裸露冰川, 表碛覆盖对冰川消融具有抑制作用。南迦巴瓦峰地区在气温显著升高的背景下, 虽然降水量有所增加, 但冰川对气温更加敏感, 因气温升高引起冰川消融所带来的物质损失超过降水增加对冰川的补给, 导致南迦巴瓦峰地区冰川普遍萎缩。     

近40a来基于树轮年代学的梅里雪山明永冰川变化研究

由于冰川观测资料在时空分布上的匮乏,关于梅里雪山地区冰川进退的研究很少,限制了对本区冰川进退的时间和规模及其与气候间相关性的等方面的认知. 树轮年代学方法作为冰川进退历史定年的有效手段,在世界上已经被广泛采用. 通过对采自冰川末端冰碛上的树轮样本进行分析,利用GIS结合地形图与野外GPS点冰川边界确定,研究和分析了明永冰川年近40a来的冰川进退变化. 为进一步的树轮冰川学研究提供支持,也为预估未来变化趋势提供重要的科学基本数据.     

山谷冰川稳定态时积累区面积比率研究

探讨山谷冰川稳定状态时积累区面积比率，即ＡＡＲ值的大小，认为冰川物质平衡高程分布，平面形态及坡面坡度沿程变化形式是影响山谷冰川稳定态ＡＡＲ值的主要因素，并 山谷冰川稳定态ＡＡＲ值与物质平衡高程分布及平面形态之间的定量关系。山谷冰川适合于应用ＡＲ值法来研究古冰川的零平衡线高程。     

冰川运动速度研究： 方法、 变化、 问题与展望

冰川运动将积累区获得的物质输送到消融区, 维持着冰川的动态平衡。近年来, 随着气候变化, 全球大部分冰川面临着剧烈的退缩, 而冰川运动变化则较为复杂, 引起了学者们的广泛关注。文章系统总结了近年来冰川运动速度的提取方法、 冰川运动速度时空分布与变化及其影响因素的相关研究进展。另外, 还探讨了目前冰川运动速度研究中存在的问题和未来的发展趋势。结果表明： 基于测杆的方法能够获得精度较高的测量数据, 但存在时间和空间上的局限性; 基于遥感数据自动化提取的方法应用广泛, 但影像之间的配准以及海量数据的计算是当前阶段制约冰川运动速度研究的主要问题; 近年来, 无人机和地基合成孔径雷达的应用为冰川运动速度研究提供了高精度的数据支撑, 但二者在冰川运动研究中的应用还不够广泛。冰川运动速度的分布及其变化在空间上存在明显差异, 冰川厚度的变化可能是全球大部分冰川运动速度变化的主要原因, 但在单个冰川系统上, 冰川运动速度变化较为复杂, 其原因还需要进一步探讨。遥感数据的不断丰富, 云计算平台的使用, 物联网、 无人机和地基合成孔径雷达等技术的不断普及, 以及星、 空、 地协同观测的出现将会极大促进未来冰川运动速度研究的发展。此外, 冰川动力学过程也将备受关注, 成为未来冰川运动研究的热点问题。     

天山乌鲁木齐河源区1号冰川运动速度特征及其动力学模拟

冰川运动造成了冰川物质的再分布,改变了冰体所处的水、热环境,维系了冰川的动态平衡.冰川表面速度是冰川运动的基本体征,通过对天山乌鲁木齐河源区1号冰川2006-2008年连续2 a的月观测,获得了冰川表面运动速度的时、空变化特征,并对其进行了动力学模拟验证.结果表明:冰川运动速度分布是冰川厚度、冰面坡度及冰川基岩形态等因素综合作用的结果,而厚度的改变是运动速度季节性变化的主要影响因素.