【摘要】：隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已成為積雪動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不可缺少的資料,在積雪監(jiān)測(cè)和雪災(zāi)評(píng)價(jià)等研究中發(fā)揮著重要的作用。MODIS遙感影像因其具有較高的空間分辨率和時(shí)間分辨率,被廣泛的運(yùn)用于積雪的面積比例算法研究中,為積雪的定量分析提供了基礎(chǔ)。青藏高原地區(qū)是我國(guó)重要的積雪分布區(qū)之一,同時(shí)也是對(duì)全球氣候變化具有重要影響的區(qū)域之一。由于其復(fù)雜的地形條件,準(zhǔn)確提取該區(qū)內(nèi)的積雪面積比例具有相當(dāng)難度。積雪消融為人類(lèi)提供寶貴的淡水資源,其分布狀況與全球氣候變化密切相關(guān)。因此,利用MODIS遙感資料對(duì)青藏高原地區(qū)進(jìn)行積雪亞像元制圖算法研究具有重要意義。以青藏高原地區(qū)作為研究對(duì)象,針對(duì)MODIS逐日積雪面積比例產(chǎn)品(MOD10A1)存在精度較差等問(wèn)題,本研究基于NDSI閾值法的原理,利用分段建模的思路發(fā)展出一種適合計(jì)算青藏高原地區(qū)積雪面積比例的改進(jìn)算法(NDSITR),并對(duì)混合像元分解法的端元提取過(guò)程進(jìn)行改進(jìn),采用全約束最小二乘混合像元分解(FCLS)、全約束梯度下降混合像元分解(FCSGM)、稀疏回歸混合像元分解(SPARSE)和基于多項(xiàng)式的非線(xiàn)性混合像元分解(POLY)4種算法進(jìn)行解混,生成了精度更高的積雪比例產(chǎn)品,將較高分辨率的Landsat遙感資料作為驗(yàn)證真值對(duì)這5種積雪亞像元制圖算法進(jìn)行了精度評(píng)價(jià),比較分析了包括MOD10A1在內(nèi)的共6種積雪比例產(chǎn)品在研究區(qū)內(nèi)的模擬效果及適用性。同時(shí),結(jié)合地形因子對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行了系統(tǒng)性的誤差分析。研究結(jié)果表明：(1) NDSITR相比MOD10A1能夠更加精確且全面地進(jìn)行青藏高原地區(qū)的積雪亞像元制圖,尤其在積雪分布的邊緣區(qū)域、積雪區(qū)與非積雪區(qū)的過(guò)渡區(qū)域以及破碎化積雪較多的區(qū)域,NDSITR對(duì)積雪的提取能力更強(qiáng),漏分現(xiàn)象較少,他們的負(fù)向平均誤差分別為-0.255和-0.201,說(shuō)明NDSITR的多分現(xiàn)象較為嚴(yán)重。同時(shí),NDSITR、MOD10A1產(chǎn)品與Landsat真值之間的均方根誤差分別為0.146和0.209,相關(guān)系數(shù)為0.824和0.77,說(shuō)明NDSITR在準(zhǔn)確度、精度和穩(wěn)定性上都有較大改進(jìn)。(2)以L(fǎng)andsat積雪比例圖作為真值,對(duì)這6種積雪比例產(chǎn)品進(jìn)行精度評(píng)價(jià)的結(jié)果表明,反演精度最高、效果最好的為SPARSE,其次是FCLS和POLY,效果較差的為NDSITR和FCSGM,而MOD1OA1標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的反演效果最差,這些產(chǎn)品的均方根誤差依次為0.14、0.147、0.15、0.162、0.166以及0.191,相關(guān)系數(shù)依次為0.784、0.761、0.76、0.751、0.708和0.59。NDSITR的平均誤差為負(fù)值,故其傾向于高估積雪面積比例,多分現(xiàn)象較嚴(yán)重。(3)針對(duì)目前混合像元分解法在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列的積雪亞像元制圖時(shí),存在耗時(shí)長(zhǎng)、效率低等問(wèn)題,發(fā)展出基于先驗(yàn)知識(shí)的時(shí)間序列光譜庫(kù)建立方法。這是一種新的積雪亞像元制圖思路,能夠有效地篩選出目標(biāo)端元,同時(shí)解混產(chǎn)品具有較高的精度,與真值之間的相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.8,可用于開(kāi)展過(guò)去及未來(lái)幾年的積雪亞像元制圖工作,為遙感影像的定量動(dòng)態(tài)分析提供基礎(chǔ)。(4)在復(fù)雜地形條件下,6種積雪亞像元產(chǎn)品受海拔的影響最為顯著,可以推斷海拔是誤差產(chǎn)生的主要原因,其次是坡度,最后為坡向�？傮w來(lái)說(shuō),各混合像元分解法的反演精度較好,其中,SPARSE效果最好,FCSGM效果最差。同時(shí),MOD1OA1和NDSITR在特殊條件下具有一定的優(yōu)勢(shì),NDSITR在高海拔地區(qū)(5700m以上)的均方根誤差最小,積雪反演能力最強(qiáng)；MOD1OA1在低海拔地區(qū)具有不錯(cuò)的反演效果。
【圖文】：

２５７萬(wàn)ｋｍ２邋（張德鈕等，２００２）。在我國(guó)境內(nèi)的主體部分包括西藏自治區(qū)和青海省逡逑全部地區(qū)，及四川省西部、新疆維吾爾自治區(qū)南部、甘肅省與云南省部分地區(qū)逡逑（圖２－１）。青藏高原素有＂世界屋脊＂和＂世界第Ｈ極＂之稱(chēng)（孫鴻烈，１９９６），逡逑是亞洲許多大江大河的發(fā)源地，長(zhǎng)江、黃河、怒江、雅魯藏布江Ｗ及塔里木河等逡逑都發(fā)源于此，水力資源非常豐富，同時(shí)境內(nèi)湖泊眾多，較為出名的有青海湖、納逡逑木錯(cuò)、羊卓雍錯(cuò)等。青藏高原地區(qū)周?chē)呱江h(huán)繞，海拔跨度大，區(qū)內(nèi)氣候多Ｗ高逡逑寒性氣候?yàn)橹�，總體氣溫較低，是我國(guó)最大的冰川和積雪分布區(qū)（李培基，１９９６）。逡逑此外，青藏高原對(duì)全球氣候變化影響深遠(yuǎn)。研究表明，青藏高原的地形地勢(shì)對(duì)降逡逑水、季風(fēng)和大氣環(huán)流影響重大，從而導(dǎo)致全球氣候發(fā)生巨大變化，研究青藏高原逡逑地區(qū)的氣候變化響應(yīng)機(jī)制一直是各領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)之一（朱玉祥，２００９；徐麗嬌逡逑等

３．１數(shù)據(jù)處理逡逑下載無(wú)云覆蓋的Ｌａｎｄｓａｔ遙感影像，日期分別為２０１３年４月口日、２０１３年逡逑１１月１４日、２０１４年６月３日，，共蘭幅，其在青藏高原的具體位置如圖３－１所示。逡逑同化下載與Ｌａｎｄｓａｔ遙感影像的時(shí)間和位置相匹配的ＭＯＤＩＳ遙感影像，進(jìn)行逡逑如下數(shù)據(jù)處理過(guò)程：逡逑（１邋）Ｌａｎｄｓａｔ資料預(yù)處理：使用ＥＮＶＩ４．８對(duì)Ｌａｎｄｓａｔ遙感資料進(jìn)行福射定標(biāo)、逡逑幾何校正、影像配準(zhǔn)等處理，最后得到Ｌａｎｄｓａｔ反射率影像�？逞┰诳梢�(jiàn)光波段逡逑具有很高的反射率，而在短波紅外波段其反射率會(huì)陡然降低，Ｈａｌｌ和Ｒｉｇｇｓ（邋１９９５）逡逑利用這兩個(gè)波段之間的反射特性和反射差發(fā)展出了邋ＳＮＯＷＭＡＰ方法，對(duì)遙感影逡逑像進(jìn)行雪被提取。利用公式３－１計(jì)算Ｌａｎｄｓａｔ影像的歸一化雪被指數(shù)ＮＤＳＩ，其中逡逑Ｂａｎｄ邋２、Ｂａｎｄ邋５代表ＴＭ影像在第２、５波段的反射率值（對(duì)應(yīng)ＯＬＩ影像的第３、逡逑６波段），根據(jù)青藏高原的積雪特征，設(shè)定ＮＤR%闊值為０．３５邋（王諱，２０１０），認(rèn)逡逑為當(dāng)某一像元的ＮＤＳＩ值大于或等于０．３５時(shí)
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P407

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 馮學(xué)智,李文君,史正濤,王麗紅;衛(wèi)星雪蓋監(jiān)測(cè)與瑪納斯河融雪徑流模擬[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2000年01期

本文編號(hào)：2631832