基于GF-3 SAR影像提取干城章嘉峰地区冰川运动场

摘要

流动性是冰川一个主要特征，监测冰川表面流速变化对研究冰川物质平衡和冰川灾害研究具有重要意义。国内外利用卫星SAR影像对冰川流速的研究多采用国外星载SAR影像，中国首颗自主研制的C波段多极化SAR卫星—高分三号(GF-3)自发射以来已有大量SAR数据，但应用于冰川流速监测方面的研究较少。为将GF-3数据快速应用于冰川运动场提取研究中，探究GF-3数据在冰冻圈遥感监测中的应用潜力，本文通过选取喜马拉雅山脉中段干成章嘉峰区域为研究区，针对GF-3影像冰川区成像质量与冰川位移监测性能进行实验，基于GF-3影像利用像素偏移追踪技术(POT)，以研究区最大冰川—热姆冰川为典型研究区，结合区域气候与冰川局部地形深入分析了冰川运动的影响因素，在此基础上分析了干成章嘉峰地区较大规模冰川(面积>5km2)运动分布概况，并对该地区冰川运动场进行编目。主要研究成果与结论如下：　　(1)GF-3SAR影像与Sentinel-1ASAR影像相比，GF-3SAR影像在冰川区的成像质量评价指标数值与其接近，在空间分辨率和斑点噪声水平方面，GF-3SAR影像优于Sentinel-1ASAR影像，在辐射分辨率方面GF-3影像略低于Sentinel-1A影像，此外，由于GF-3影像空间分辨率高于Sentinel-1A影像，冰川和冰湖边界和特征点更清晰，有利于特征点匹配和冰川遥感监测，总体来说，冰川区GF-3和Sentinel-1ASAR影像的质量接近。　　(2)基于GF-3和Sentinel-1ASAR影像利用POT技术测量的冰川表面流速的对比分析实验中，发现GF-3影像获取的冰川积累区偏移追踪结果地形误差较大，冰川消融区受地形影响较小。对于冰川消融区运动场监测，GF-3影像和Sentinel-1A影像沿冰舌中线获取的运动速度分布接近，运动速度均值和标准差相近，差值均值为6.45cm/d，差值标准差为18.25cm/d，交叉验证了基于GF-3影像监测冰川表面运动结果的适用性。　　(3)基于GF-3影像利用POT技术监测干成章嘉峰区域最大冰川—热姆冰川，研究发现，热姆冰川粒雪盆区域流动速度最大，约为1m/d，而在消融区流速最高可达30cm/d，流速沿冰舌上端至末端逐渐变缓。结合研究区气候和地形资料分析,发现气候变化是控制热姆冰川流动快慢的主要因素，同时局部地区流速会受到地形的影响。经统计，基岩区运动速率残差均值为0.45cm/d，标准差为0.18cm/d，与测量的冰川运动速率相比均可以忽略，验证了基于GF-3影像利用POT技术监测热姆冰川运动速率的可靠性。　　(4)干成章嘉峰地区面积>5km2的19条冰川的平均运动速度为5.87cm/d，标准差为6.49cm/d。按冰舌中线平均运动速度大小将冰川运动类型分为3类。类型Ⅰ，平均运动速度>10cm/d，这类冰川占总数的26%；类型Ⅱ，平均运动速度在5~10cm/d之间，占32%；类型Ⅲ，平均运动速度在0~5cm/d之间，此类冰川最多，占42%。研究区冰川运动速度分布存在明显的东西向差异，以干城章嘉峰南北向山脊线为界限，东侧冰川平均运动速度是西侧冰川平均运动速度的3倍。　　(5)GF-3影像具有全天时、全天候、高分辨率、大幅宽和高性价比的优势，GF-3SAR影像可作为常用遥感影像数据源应用于冰川遥感监测，为冰川运动变化监测提供一种新的数据选择，在冰川流速场监测中发挥重要作用。

目录

声明

第1 章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文框架

第2 章星载SAR 影像特征和像素偏移追踪技术原理

2.1.1 成像模式

2.1.2 成像参数

2.1.3 成像质量评价

2.2 基于亚像元匹配的形变水平位移探测方法

2.3 基于 SAR 影像的 POT技术与实现方法

2.4 本章小结

第3 章多平台SAR 数据的冰川遥感性能比较分析

3.1 研究区域概况

3.2.1 研究数据与技术路线

3.2.2 多平台 SAR影像冰川目标成像质量对比分析

3.3冰川表面运动场提取实验

3.3.1冰川表面流速监测技术路线

3.3.2 冰川位移监测性能对比分析

3.4 本章小结

第4 章热姆冰川流速场提取与环境因素相关性分析

4.1 热姆冰川表面流速空间分布

4.2 冰川流速与局部地形的相关性分析

4.3 冰川流速对气候变化的响应分析

4.4 冰川流速场精度分析

4.5 本章小结

第5 章干城章嘉峰地区冰川流速场编目与特征分析

5.1 冰川运动速度类型分类

5.2 干城章嘉峰地区冰川运动场分布概况

5.3本章小结

结论与展望

6.1 研究内容与成果

6.2 问题与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果