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山地冰川表面运动特征对于识别冰川链式灾害和研究全球气候变化具有重要意义。基于影像匹配的像素偏移量追踪(POT)方法是提取冰川表面大梯度形变的有效手段,然而POT方法的测量精度与影像分辨率密切相关,周期性获取的Sentinel-1分辨率较低(约5m×20m),在狭长形态的山地冰川上使用小窗口匹配时噪声的影响大,归一化互相关系数(NCC)峰值低,难以获取可靠的冰川位移。在本研究中,利用时序影像对的NCC堆叠提高NCC峰值,降低噪声的影响,牺牲了一定的时间分辨率来提高POT方法小窗口匹配的精度。通过对比堆叠数、搜索距离、匹配窗口大小等不同参数设置对实验结果的影响,提供POT方法计算位移的最佳参数组合策略。将该方法应用于雅弄冰川表面流速提取,使用2017年10月至2017年12月间Sentinel-1升轨数据集,提取了该时段冰川表面的形变。进行NCC堆叠后,非冰川区域的噪声被很好的抑制,冰川区域显示出了更强的空间覆盖和空间连续。稳定区域速度残差的平均值和方差都得到了不同程度的减小,堆叠NCC计算的速度残差均值比单像对NCC减小到二分之一以下,速度残差的标准差减小到原来的三分之一,大多数区域都表...

期刊论文 2024-11-05 DOI: 10.13203/j.whugis20240303

利用2022-07~11的Sentinel-1A多时相SAR数据,使用SAR影像像素偏移量追踪方法提取2022-09-05泸定MS6.8地震震前、同震和震后的贡嘎山区域冰流速信息,并分析该地震对冰川运动状态的影响。结果表明:1)同震期间(2022-08-26~09-07),贡嘎山区域的冰川流速明显增加,平均值相较于震前(2022-07~08)增加约27%~75%;2)震后时段内(2022-09~11),相较于前2 a同期,海螺沟冰川、燕子沟冰川、磨子沟冰川、南门关沟冰川、大贡巴冰川和小贡巴冰川分别有57%、56%、50%、63%、63%和56%的区域流速有提升,这6条典型冰川2022年流速整体上分别提升11%、10%、9%、18%、20%和23%;3)冰川中心线的流速结果表明,同震期间冰流速的空间分布趋势明显受到地震扰动,震后各冰川中心线的空间分布趋势与前2 a同期保持较好的一致性,而冰流速水平略有提升;4)时间演化上,在同震期间和震后短期内(2022-09~10),贡嘎山区域冰流速有较明显的提升,2022-10之后各冰川流速逐渐恢复至前2 a同期水平。

期刊论文 2024-08-02 DOI: 10.14075/j.jgg.2024.01.037

格陵兰冰盖流速监测对定量估算冰盖物质损失以及研究冰盖对全球变暖的响应具有重要意义。利用SAR影像强度信息进行偏移量追踪是目前冰川流速监测的主要方法。冰川表面散射特性的变化会导致SAR影像强度信息发生改变,导致影像匹配失相关,从而造成提取的流速场中存在大量错误与空洞。为了克服该问题,本文提出了一套基于Sentinel-1 SAR影像提取冰川流速时序的数据处理流程:通过开运算、连通性分析、自适应中值滤波等方法去除单对追踪影像中的噪声与错误;同时利用现有产品的年度和月度平均流速数据完成基准校正并引入角度信息进一步去除部分噪声与粗差;最后通过间隔6日、12日、18日的追踪影像引入冗余配对,使用迭代的奇异值分解(SVD)方法求解时序方程组,构建冰川流速时序。将利用本方法提取的2018年—2020年间格陵兰Petermann溢出冰川6日间隔冰流速时序与现有流速产品进行对比表明,与由单轨数据生成的CPOM冰川流速产品相比,本方法获得的流速时序噪声更少,流速场在时空上更连续平滑,在相同冰川范围内有效数据覆盖范围更广。与由多轨数据合成的PROMICE产品比较表明两者的精度和有效数据覆盖率类似,但本文方法...

期刊论文 2024-07-18

乃钦康桑地区是藏南山地极高海拔冰川的主要分布区之一,毗邻拉萨至日喀则349国道,区内冰川现状与变化受到广泛关注,从区域尺度评估该地区冰川变化对于指导当地冰川开发、监测与保护具有重要意义。基于历史时期遥感影像,利用波段比值与目视解译法提取了乃钦康桑地区1976—2022年的冰川边界,整体分析了乃钦康桑冰川的面积、运动与厚度变化特征,并选取区域内三条典型冰川进行详细分析。结合区域气候、地形和冰川表面反照率等因素,解释冰川变化的原因。结果表明,1976—2022年,乃钦康桑地区冰川面积共减少(17.88±6.75) km2,占1976年冰川面积的(17.63±6.70)%。不同规模冰川的数量与面积变化具有较为显著的差异,地形特征也影响冰川变化的异质性。2000—2019年,乃钦康桑地区冰川厚度平均减薄速率为0.26 m·a-1,冰川减薄主要发生在2000—2004年。近年来,区域冰川的减薄量与减薄范围均呈减小趋势。1988—2018年,乃钦康桑地区约62%的冰川覆盖区域呈减速趋势。而区域内8条冰川显著增速,地形是冰川加速运动的主要驱动因素,而高海拔...

期刊论文 2024-07-17

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。

期刊论文 2024-02-02

偏移量追踪技术不易失相关,是利用光学与SAR卫星影像监测冰川流速的主要手段。该技术通过互相关方法获得像素级偏移量,并通过插值算法达到亚像素级别。实地测量冰川流速不易获取,难以用于验证亚像素级算法精度,因此本文采用图像处理方法对其精度进行分析。本研究以格陵兰Petermann和Kangerlussuaq冰川为例,通过模拟实验设定偏移量场并生成模拟的偏移影像,将COSI-Corr、autoRIFT和ImGRAFT等偏移量追踪软件得到的结果与设定偏移量场对比,而后使用三次函数拟合判断是否存在系统误差,并通过拟合函数的反函数对其进行校正。结果表明COSI-Corr软件的偏移结果的亚像素级系统误差较小,而autoRIFT和ImGRAFT存在一定的亚像素级系统误差且与实验区无关。autoRIFT的亚像素级系统偏差最大,校正后其单方向RMSE平均提升了0.0054 pixels(px),提升率约为11%;而ImGRAFT(CCF-O)和ImGRAFT(NCC)的单方向RMSE平均分别提升了0.0014 px和0.0012 px,提升率较小。经校正后,autoRIFT精度最优,Petermann和Ka...

期刊论文 2023-10-17

文章以青藏高原喀喇昆仑地区却哥隆玛冰川、锡亚琴冰川和巴尔托洛冰川3条规模较大且具代表性的冰川作为研究对象,利用Sentinel-1A卫星雷达影像和像素跟踪算法获取冰川表面流速数据,并基于数字高程模型(digital elevation model, DEM)和冰川表面流速数据,运用层流理论对目标冰川进行厚度反演和冰储量估算;采用全球冰川厚度产品对反演结果进行准确度评价,同时探讨采用层流理论反演冰厚的内在机制及存在的不确定性。结果表明,采用层流理论反演冰川厚度具有较好的可行性。研究结果可为青藏高原冰冻圈动态变化研究提供参考。

期刊论文 2023-10-09

帕隆藏布流域是我国冰川主要分布地区之一,分析区内冰川表面流速时空演变对于冰川泥石流演化具有重要意义。基于2017-12-12—2022-01-01期间50景Sentinel-1A SAR数据,采用偏移量强度追踪技术获取研究区各泥石流沟内冰川时序表面流速,分析研究区冰川平均流速的时空差异,并以天摩沟与古乡沟作为典型冰川泥石流沟分析其沟内冰川流速的变化。结果表明,研究区内历年冰川平均流速为8.7 cm/d,部分冰川末端运动速度达到19 cm/d;冰川流速季节性变化较明显,春末夏初冰川流速高于其他季节;古乡沟和天摩沟内冰川流速变化为正常季节性变化,未发现冰川异常加速,但沟内仍有暴发大规模泥石流的可能性。

期刊论文 2023-09-04 DOI: 10.13238/j.issn.1004-2954.202305110003

对于有冰川发育的泥石流隐患点而言,获取冰川动态有助于分析泥石流触发成因.西藏波密县天摩沟是大型泥石流灾害隐患点,在过去二十年中多次暴发泥石流.本文利用Planet、TanDEM-X和Sentinel-2卫星数据估计了天摩沟冰川2016—2021年间的边界变化、2000—2016年间的表面高程变化,以及2016—2021年间的流速变化.冰川边界、表面高程和流速变化观测结果均表明天摩沟冰川在2018年7月11日大型泥石流暴发前未发生跃动或崩塌.通过分析高分辨光学影像和气象数据,认为冰川附近山体崩滑产生的岩屑,冰川前方的冰碛物和散冰,以及主沟中上游沟岸滑坡产生的松散物共同组成2018年7月11日泥石流的启动物源,灾前连续两天降水使得物源含水量达到饱和,土体抗剪强度降低,灾害当天持续小雨诱发高位物源启动,形成泥石流灾害.天摩沟冰川对泥石流发育的作用在于贡献了部分物源和水源.其流速明显高于周边冰川,主干峰值流速可达0.80±0.02 m·d-1.冰川高速流动使得高位冰碛物堆积速度快,而冰川融水使得泥石流降雨启动阈值更低.天摩沟在2018年7月之后没有再发生大规模泥石流,但是...

期刊论文 2023-06-12

针对不同遥感数据源对冰川监测具有不同的优势,结合Sentinel-1归一化互相关计算方法与激光测高数据重叠点法,对恩格斯堡岛周边冰川进行冰流速和高程变化联合监测。实验结果表明恩格斯堡岛周边Priestley冰川至Nanshen冰架沿线表面流速和高程变化均呈两端大于中间趋势。该区域冰流速最大区域位于Priestley冰川纳什山脊段以及Nanshen冰架与其周边各冰川交汇区。该区域从2003~2019年平均高程变化为2.03 m,最大高程变化为5.16 m,高程变化趋势与表面流速具有较高的一致性,位于Priestley冰川纳什山脊段和Nanshen冰架与各冰川交汇口处高程变化较大,Priestley冰川凯纳特山段相对比较稳定。本文研究方式可为小区域冰川综合监测提供新思路。

期刊论文 2023-04-14
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