我國是世界上第四大冰川資源國,也是中低緯度最大的冰川分布國。青藏高原的冰川資源更是可觀,使得冰川在西部水資源變化中占有舉足輕重的地位。因此,研究山地冰川的變化無論是對于全球變化還是對于西部干旱區(qū)的水資源變化都有著重要的科學(xué)意義。由于山地冰川大多位于地形復(fù)雜的高海拔偏遠山區(qū),受到惡劣自然條件的影響和早期遙感衛(wèi)星存檔數(shù)據(jù)少的限制,難以獲取高質(zhì)量的遙感數(shù)據(jù)進行山地冰川長時間序列的動態(tài)變化研究,當前大多數(shù)大區(qū)域尺度的冰川動態(tài)變化研究其時間跨度小于10年,且主要集中在2000年以后,因此較為缺乏早期的長時間序列的區(qū)域型冰川變化觀測資料。間諜衛(wèi)星KH-9數(shù)據(jù)具有空間分辨率高、地面覆蓋范圍廣、基高比大、成像時間早(1971—1986年)等優(yōu)勢,可為山地冰川長時間序列物質(zhì)平衡研究提供很好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,在本文中被作為主要數(shù)據(jù)源來提取研究區(qū)冰川在1974—2000年間的物質(zhì)平衡;ICEsat激光雷達傳感器獲取的高程數(shù)據(jù)具有高精度、小腳印等優(yōu)勢,主要被用于提取研究區(qū)冰川在2000年后(2003—2009)的厚度變化信息。此外,針對國產(chǎn)高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)逐漸增多,但在山地冰川運動速度監(jiān)測中國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)使用卻很少的現(xiàn)狀,本文還利用了“高分一號”(GF-1)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)提取了研究區(qū)冰川在2013—2017年間的運動速度,以此來驗證GF-1數(shù)據(jù)在山地冰川運動速度監(jiān)測應(yīng)用中的可行性。論文的主要內(nèi)容和成果如下:(1)提出了KH-9影像畸變十字標自動識別新方法,使KH-9影像畸變校正誤差小于了一個像素,并在此基礎(chǔ)上建立了詳細完整的KH-9影像預(yù)處理和KH-9 DEM提取技術(shù)流程,結(jié)合提取的KH-9 DEM數(shù)據(jù)和SRTM數(shù)據(jù),利用大地測量冰川物質(zhì)平衡計算方法獲取了研究區(qū)冰川早期、長時間序列的物質(zhì)平衡變化特征(1974—2000年)。結(jié)果表明,雅弄冰川在近30年間不斷消融,平均物質(zhì)平衡為-0.30±0.04 m w.e.×a~(1-),整體上處于明顯的物質(zhì)負平衡狀態(tài);而西昆侖區(qū)冰川在近30年間的平均物質(zhì)平衡為0.03±0.03 m w.e.×a~(1-),冰川物質(zhì)量整體上處于近似平衡狀態(tài)或輕微的正平衡狀態(tài)。(2)詳細介紹了ICEsat GLA14測高數(shù)據(jù)處理方法,介紹了基于ICEsat數(shù)據(jù)和SRTM數(shù)據(jù)的山地冰川厚度變化提取技術(shù)流程,并在90%的置信度條件下,獲取了研究區(qū)冰川在2000年后的厚度變化信息。結(jié)果表明,雅弄冰川在2003—2009年間一直處于明顯的厚度減薄狀態(tài),年減薄量為0.58m×a~(-1);西昆侖區(qū)冰川中不同小冰川在2003—2009年間的厚度變化具有一定的差異,但整體上呈增厚狀態(tài),年增厚量為0.20m×a~(-1)。(3)詳細介紹了基于光學(xué)影像的頻率域相位相關(guān)冰川運動速度提取方法,介紹了完整的可用于GF-1數(shù)據(jù)的冰川運動速度提取技術(shù)流程,并以雅弄冰川為實驗區(qū)域,獲取了雅弄冰川在2013—2017年間逐年的運動速度分布特征。通過對比同分辨率、同時段的Landsat-8數(shù)據(jù)提取的運動速度結(jié)果,從非冰川穩(wěn)定區(qū)域的殘余位移和冰川主冰流線剖面運動速度兩方面來評估GF-1數(shù)據(jù)在山地冰川運動速度提取研究中的可行性。結(jié)果表明,GF-1數(shù)據(jù)完全適用于山地冰川運動速度的提取研究。(4)分析了西昆侖區(qū)冰川和雅弄冰川在1974—2000、2003—2009年間的物質(zhì)平衡和厚度變化參數(shù)的時空變化差異,并結(jié)合氣象觀測資料初步研究了物質(zhì)平衡和厚度變化對氣候變化的響應(yīng)特征。發(fā)現(xiàn)藏東南海洋型冰川雅弄冰川對氣候波動變化敏感,受夏季溫度持續(xù)上升的影響,冰川的表面消融強烈,其在1974—2000和2003—2009年間均處于消融狀態(tài),厚度不斷減薄,2000年后溫度上升更快,使冰川消融也更加強烈;相反,青藏高原西北部的極大陸型冰川西昆侖區(qū)冰川對氣候變化的響應(yīng)較慢,對氣溫變化不敏感,降雨成為了氣候變化的主導(dǎo)因素,降水量的增加引起冰川積累量的增加,使得西昆侖區(qū)冰川在1974—2000年和2003—2009年間均處于物質(zhì)積累狀態(tài),且在2000年后更為明顯。當然,冰川變化與氣候之間存在復(fù)雜的內(nèi)部機制,其間關(guān)系還需進一步探討研究。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P332;P343.6;TP751
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文來獲取冰川 2003—2009 年間的年厚度變化率；（3）冰川運動速度提�。菏紫纫� Landsat-8 數(shù)據(jù)和 SRTM 數(shù)據(jù)為參考數(shù)據(jù)對 GF-1 影像進行精確配準，然后采用頻率域相位相關(guān)算法，基于 COSI-Corr 軟件平臺，在傅里葉域里對 GF-1 影像進行反復(fù)迭代和無偏估計來獲取位移信息，接著通過 Matlab 編程和 Arcgis平臺，利用冰川表面的冰流矢量和評估位移監(jiān)測精度的信噪比圖像來對明顯錯誤的和可信度不高的位移信息進行后處理，最后結(jié)合影像時間間隔獲取冰川表面的運動速度。論文的總體技術(shù)路線圖如圖 1-1 所示，它概括和總結(jié)了本文各部分的主要內(nèi)容及使用的數(shù)據(jù)和采用的處理方法。本論文中所涉及的各種方法、所得到的結(jié)果均在對應(yīng)章節(jié)中有詳細介紹。

2 研究區(qū)和數(shù)據(jù)介紹2 研究區(qū)和數(shù)據(jù)介紹2 Study Area and Data2.1 研究區(qū)冰川概況（Brief Introduction of Study Glaciers）雅弄冰川和西昆侖區(qū)冰川是位于青藏高原東南部和西北部不同氣候區(qū)的兩個典型冰川。雅弄冰川屬于海洋型冰川，對氣候變化十分敏感，是氣候變化的指示器，受溫度和降雨的影響，區(qū)域內(nèi)冰川大多處于壓力融點狀態(tài)，冰川的表面消融強烈，運動速度快，易引發(fā)災(zāi)害。而西昆侖區(qū)冰川屬于極大陸型冰川，在極其干燥寒冷的環(huán)境下，冰川熱量支出以蒸發(fā)為主，消融很弱，冰層多連底凍結(jié)，冰流速遲緩。雅弄冰川和西昆侖區(qū)冰川的地理位置如圖 2-1 所示。

像分辨率可達 0.6-0.9 m。在 20 個 KH-9 任務(wù)中的 12 個任務(wù)中(編號為 1205～1216)，在其主攝像機上還搭載了焦距為 12 英寸的框幅式測圖攝影機，并在全球范圍內(nèi)拍攝了大約 2.9 萬張框幅像片（圖 2-2）。KH-9 框幅式像片中有 1058個精確的十字標網(wǎng)格，允許精確地重建影像幾何；像片的重疊度為 70 % ，允許在現(xiàn)有的軟件中進行攝影測量處理生成 DEM 數(shù)據(jù)，并大大的減少了地面控制點的數(shù)量；其地面足跡幾乎和 Landsat MSS 圖像一樣，但分辨率卻是 LandsatMSS 圖像的 177 倍。2002 年，美國政府解密了所有的 KH-9 測圖相機圖像（不包括以色列上空大約 100 幅圖像），而來自兩個主攝像機拍攝的圖像仍未解密。2.2.1.2 KH-9 測圖攝影機和 LFC 攝影機雖然 KH-9 測圖攝像機的設(shè)計仍是機密，但其與美國宇航局在 1984 年搭載于 STS 41-G 號航天飛機上的大像幅攝影機在設(shè)計、用途和性能等方面有很多相似之處。我們已知的相似點如下：首先，這兩架攝像機均為 23*46 厘米的框幅式相機，在飛行方向上都有較長的尺寸，并且使用了相同的 30.5 厘米焦距；其次 LFC 膠片容量為 2400 幀，乘以帶有測圖攝影機的 KH-9 任務(wù)的期數(shù)得到
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本文編號：2854428