青藏高原地區(qū)以其獨(dú)特的氣候水文特征被稱(chēng)為"亞洲水塔",這一地區(qū)廣泛分布的凍土及其凍融過(guò)程對(duì)地表非絕熱加熱與水文過(guò)程具有重要影響。然而,惡劣和復(fù)雜的地理環(huán)境為這一區(qū)域的地表凍融過(guò)程本地觀測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)均帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。本文利用AMSR-2傳感器遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展青藏高原地區(qū)的近地表凍融判別算法研究,包括判別式算法和季節(jié)性閾值算法,并使用4個(gè)青藏高原典型地區(qū)的土壤溫濕度密集觀測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)對(duì)算法進(jìn)行區(qū)域適應(yīng)性?xún)?yōu)化。研究特別針對(duì)季節(jié)性閾值算法進(jìn)行了兩點(diǎn)改進(jìn):首先考慮到地表發(fā)射率的變化對(duì)于凍融相態(tài)的轉(zhuǎn)變指示更為直接,故采用6.9 GHz水平（H）極化的準(zhǔn)發(fā)射率替換季節(jié)性閾值算法中的原有凍結(jié)因子;其次使用一種新的數(shù)據(jù)歸一化方法:標(biāo)準(zhǔn)差歸一化方法,用以替代原有的離差歸一化方法,并通過(guò)閾值設(shè)定對(duì)判別精度的影響分析改進(jìn)后的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果證明,凍融判別式算法在升軌時(shí)期的整體精度最具優(yōu)勢(shì),其優(yōu)勢(shì)在于能夠減少夏季地表發(fā)射率復(fù)雜變化導(dǎo)致的誤判,基于標(biāo)準(zhǔn)差歸一化方法的季節(jié)性閾值算法在降軌時(shí)期的整體精度具有優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)不同典型區(qū)域的凍融土輻射特征和判別精度的分析,發(fā)現(xiàn)地表發(fā)射率的變幅（初始液態(tài)含水量）大小是影響所有凍融判別算法精度的... 

【文章來(lái)源】：遙感學(xué)報(bào). 2020,24(07)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

青藏高原地區(qū)4個(gè)土壤溫濕度密集觀測(cè)站網(wǎng)分布情況

式中，c是將分?jǐn)?shù)D與邊界值y0組合得到的常數(shù)，故可定義FTI=0為凍融狀態(tài)判別邊界值，當(dāng)FTI大于0時(shí)，可判定該像元為凍結(jié)像元，當(dāng)FTI小于0時(shí)，可判定該像元為融化像元（式（8））。由于C,X波段亮溫值受到射頻干擾（RFI）的影響較大，因此采用常用的簡(jiǎn)單閾值法以去除RFI的影響，一般認(rèn)為亮溫值大于320 K即可判定受到RFI干擾，故將AMSR-2數(shù)據(jù)中大于320 K的數(shù)據(jù)剔除�？紤]到季節(jié)性?xún)鋈谘h(huán)在該區(qū)域所存在的空間異質(zhì)性，本文對(duì)實(shí)測(cè)站點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)即費(fèi)歇判別式中分類(lèi)明確的樣本進(jìn)行均值處理用以來(lái)反應(yīng)該區(qū)域整體狀況，且實(shí)測(cè)均溫大于0時(shí)判定為融化，標(biāo)記其狀態(tài)變量為0，均溫小于0時(shí)判定為凍結(jié)，標(biāo)記其狀態(tài)變量為1，將其與衛(wèi)星數(shù)據(jù)36.5 GHz垂直（V）極化亮溫，6.9 GHz水平（H）極化準(zhǔn)發(fā)射率這兩個(gè)分類(lèi)指標(biāo)組成一個(gè)數(shù)據(jù)組，數(shù)據(jù)預(yù)處理操作完成后，將各觀測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)組作為輸入變量進(jìn)行線性判別分析LDA(Linear Discriminant Analysis），得到兩個(gè)介于升降軌的差異分別建立的不同軌道凍融判別公式。

兩種季節(jié)性閾值方法所求得用于判別凍融狀態(tài)的季節(jié)比例系數(shù)整體變化趨勢(shì)差異不大，其主要區(qū)別在于映射到y(tǒng)軸上的投影值的離散程度及范圍不同，標(biāo)準(zhǔn)差歸一化方法是將符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)處理成均值為0的一組數(shù)據(jù)，其可以有效地將判別精度峰值保持在0.6左右且精度較為穩(wěn)定（圖2）；離差歸一化方法是將數(shù)據(jù)值映射到0—1范圍內(nèi)，但若其最大最小值參數(shù)值選取非絕對(duì)峰值，則會(huì)出現(xiàn)跳出此范圍的情況，因故經(jīng)過(guò)對(duì)單一地區(qū)閾值的極端調(diào)整可以將兩種算法達(dá)到相同的精度峰值，也從側(cè)面反映出閾值穩(wěn)定性對(duì)于判別的關(guān)鍵作用。兩種季節(jié)閾值算法共同存在的問(wèn)題在于夏季融土的誤判情況（圖4(b）圖5(b））。圖4 基于離差歸一化季節(jié)閾值算法在升軌（13:30）時(shí)期判別結(jié)果時(shí)間序列圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3262901