多源遥感影像冰川提取技术方法与应用

摘要

冰川是地球上最大的淡水资源,也是地球上继海洋以后最大的天然水库,对全球水循环、区域水资源和全球气候变化都具有重要影响和意义。进入20世纪以来,全球山地冰川普遍处于退缩消融状态,引以了科学界的广泛关注和研究。冰川变化是气候变化的响应表现,是冰川学研究的重要内容之一,具有重要的研究价值。
　　遥感作为一门对地观测综合性技术,形成了一个从地面到空中,乃至空间,从信息数据收集、处理到判读分析和应用,对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系,成为获取地球资源与环境信息的重要手段。随着遥感星载传感器的数量、多样性和质量不断提高,遥感数据的时间序列越来越长,数据类型越来越丰富,遥感技术在冰川研究中的应用也日益广泛。研究多源遥感影像在冰川提取方面的应用,不仅能够综合利用目前已有的遥感影像数据,满足日益紧迫的全球气候变化对冰川地区萎缩印象调查研究,同时也能够在全球气候变化、区域水量平衡等方面发挥重要作用,其研究结果可以为淡水资源管理、防灾减灾等应用提供合理的科学依据,具有极高的价值。
　　本文开展了多源遥感影像的冰川提取方法研究工作及其在冰川变化监测、雪冰制图等中的应用。首先阐述了光学遥感影像冰川提取的常规方法的原理和流程,采用中国唐古拉山脉的冬克玛底冰川,作为实验数据对方法进行了验证和分析。同时提出了基于DEM的三维冰川可视化方法,利用最小二乘面匹配对多源遥感影像进行匹配研究。最后也对合成孔径雷达影像的雪冰制图进行了研究。
　　本文主要研究内容概括如下:
　　(1)阐述了光学遥感影像冰川提取的常规方法,包括基于比值法、雪盖指数法、图像分割法、分类和决策树等方法的冰川提取研究。提出了基于决策树发的冰川提取方法,对决策规则进行了研究。采用冬克玛底冰川的光学影像数据对冰川提取方法进行了实验,实验验证了方法的有效性和精度。利用多源遥感影像的冰川提取结果进行了冰川变化监测研究。
　　(2)提出了一种三维冰川可视化方法,利用最小二乘面匹配方法,在地理坐标系下对 DEM和光学影像或者 S AR影像进行高精度匹配。对多源遥感影像的冰川提取结果进行三维可视化,对冰川提取结果进行评价。采用冬克玛底冰川的光学影像数据对冰川提取方法进行了实验,实验验证了方法的有效性。
　　(3)基于 DEM数据,对冬克玛底的合成孔径雷达影像进行了冰、雪制图研究,利用 DEM对 S AR影像进行几何纠正和辐射纠正等预处理,利用处理后的影像进行分类处理。同样利用最小二乘面匹配方法,对冬克玛底冰川的合成孔径雷达影像进行了三维可视化。采用冬克玛底冰川的SAR影像数据对方法进行了实验,验证了方法的有效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1. 1 研究背景和意义

1. 2 多源遥感影像冰川提取国内外研究现状

1. 3研究内容与安排

2 遥感影像冰川提取方法

2. 1 影像预处理

2. 2 光学影像冰川提取方法

2. 3 本章小结

3 遥感影像冰川提取方法试验与应用

3. 1 试验区简介

3. 2 冰川提取方法实验与分析

3. 3 冰川提取方法在冰川变化监测中的应用

3. 4 本章小结

4 基于DEM的三维冰川提取可视化

4. 1 三维最小二乘面匹配

4. 2 三维冰川可视化

4. 3 实验与分析

4. 4 本章小结

5 基于DEM的SAR影像冰川提取

5.1 SAR影像雪冰制图

5. 2 实验与分析

5. 3 本章小结

结论

致谢

参 考 文 献

攻读学位期间的研究成果