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1、北疆地區(qū)是我國(guó)三大積雪分布中心之一,也是新疆主要的畜牧業(yè)基地。由于區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜,海拔高、氣候寒冷潮濕,冬、春季雪災(zāi)頻繁,大批牲畜因雪災(zāi)而死亡,積雪災(zāi)害成為主要的自然災(zāi)害之一,嚴(yán)重影響著草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而遙感技術(shù)是監(jiān)測(cè)積雪覆蓋范圍的最有效的方法。本論文的設(shè)計(jì)就是利用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù),利用MODIS和AMSR-E資料,分析北疆地區(qū)積雪覆蓋范圍和積雪深度的時(shí)空變化特征,建立北疆地區(qū)雪災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)北疆地區(qū)積雪
2、時(shí)空動(dòng)態(tài)變化狀況,評(píng)價(jià)牧區(qū)雪災(zāi)受災(zāi)程度,快速提供救援對(duì)策,減少災(zāi)區(qū)經(jīng)濟(jì)損失,具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本論文以北疆為研究區(qū),利用氣象臺(tái)站記錄的雪情數(shù)據(jù)和云量數(shù)據(jù),驗(yàn)證了每日積雪產(chǎn)品MOD10A1和每8日積雪合成產(chǎn)品MOD10A2的分類精度;利用MOD10A1產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出用戶自定義積雪覆蓋范圍合成新算法及產(chǎn)品,并對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行了精度驗(yàn)證;研發(fā)出基于MODIS每日雪被數(shù)據(jù)MOD10A1和AMSR-E/Aqua每日雪水當(dāng)量產(chǎn)品A
3、E DySno新的合成積雪產(chǎn)品MOD-AE1,并驗(yàn)證了其精度;建立了北疆地區(qū)基于AMSR-E亮溫?cái)?shù)據(jù)的雪深反演模型,并對(duì)模型的精度進(jìn)行了評(píng)價(jià);利用用戶自定義旬積雪合成產(chǎn)品,分析了北疆地區(qū)積雪覆蓋范圍的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化、積雪覆蓋范圍與海拔以及氣溫的關(guān)系以及不同積雪覆蓋面積的天數(shù),研究積雪覆蓋面積的變化特征,更好地解釋了北疆地區(qū)積雪分布的規(guī)律。研究結(jié)果表明: 1)在晴空的狀態(tài)下,MOD10A1積雪產(chǎn)品的分類精度達(dá)到94.6%,總精度為9
4、5.5%。說(shuō)明MODIS積雪制圖算法具有很高的積雪分類精度,但受到云的嚴(yán)重制約;積雪深度和土地覆蓋類型是影響積雪分類精度的兩個(gè)重要因素,其中雪深是最重要的因子。MOD10A2產(chǎn)品可較好地消除云層對(duì)地表積雪分類精度的影響,平均積雪識(shí)別率達(dá)87.5%,可較好地反映地表積雪的分布狀況。雖然8日積雪合成產(chǎn)品可以有效地去除大部分云的污染,但是仍然無(wú)法去除研究區(qū)所有的云像元。 2)MOD10A2產(chǎn)品基本上可以滿足從事冰雪及相關(guān)學(xué)科的較大空間
5、尺度上的科學(xué)研究,但較長(zhǎng)的合成時(shí)期、固定的合成起算時(shí)間和依MOD10A1獲取的時(shí)間順序進(jìn)行合成的方法,不利于對(duì)區(qū)域積雪災(zāi)害事件進(jìn)行快速有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。在本項(xiàng)研究中,以旬為基本合成周期,對(duì)90個(gè)時(shí)相的MOD10A1積雪產(chǎn)品用2~11天分別進(jìn)行了合成分析,發(fā)現(xiàn)合成時(shí)間越長(zhǎng),合成圖像的積雪識(shí)別精度越高,如以旬為時(shí)間段,合成圖像的精度介于70~100%,平均精度可達(dá)87.2%;在旬內(nèi)8日合成圖像的精度也介于70~100%,平均精度為80.
6、6%。 3)基于MOD10A1和AE DySno的新合成算法充分結(jié)合了MOD10A1有較高空間分辨率和AE DySno數(shù)據(jù)具有全天候成像的優(yōu)點(diǎn),能夠有效地改進(jìn)每日積雪范圍監(jiān)測(cè)的精度。合成圖像MOD-AE1的總一致性為76.1%,積雪分類精度達(dá)75.4%。同AE DySno產(chǎn)品相比較,合成圖像的積雪多測(cè)誤差略有增加,漏測(cè)誤差則減少約8%,平均總精度和積雪分類精度分別提高6.6%和8.8%。溫度和雪深是影響積雪覆蓋率變化的主導(dǎo)因素。
7、不同時(shí)期的每日合成圖像MOD-AE1可以用于分析季節(jié)性積雪的不同特征,合成圖像適合北疆牧區(qū)雪災(zāi)期間每日雪被動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的需要。 4)雪深反演模型受氣溫、融雪、降雨、濕雪、深霜層等因素的嚴(yán)重影響。對(duì)大于2.5 cm的積雪深度與AMSR-E亮溫?cái)?shù)據(jù)的相關(guān)性分析表明,積雪深度與垂直極化18GHz和36GHz波段的亮溫差之間具有很強(qiáng)的線性相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.65,雪深回歸模型公式為SD=0.49(Tb18V-Tb36V)+8.72。
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