【摘 要】
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湖冰是冰冻圈的基本气候变量之一,能够敏感指示长期和短期的气候变化,湖冰的冻融变化与冬季气候密切相关,受到公众和学术界的普遍关注。随着寒地经济的快速发展,冰上人类活动安全也受到越来越多的关注。湖冰表面形态是在热力过程与动力过程的共同影响下发生变形,是封冻期湖泊的能量传输通道,也是冰面最不稳定、容易引发安全事故的区域。因而,利用多源遥感数据实现高频次、大范围的湖冰表面形态特征监测,能够为冰冻圈湖泊环境
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湖冰是冰冻圈的基本气候变量之一,能够敏感指示长期和短期的气候变化,湖冰的冻融变化与冬季气候密切相关,受到公众和学术界的普遍关注。随着寒地经济的快速发展,冰上人类活动安全也受到越来越多的关注。湖冰表面形态是在热力过程与动力过程的共同影响下发生变形,是封冻期湖泊的能量传输通道,也是冰面最不稳定、容易引发安全事故的区域。因而,利用多源遥感数据实现高频次、大范围的湖冰表面形态特征监测,能够为冰冻圈湖泊环境管理与冰上活动安全防护提供科学依据和决策支持。本文选择吉林省查干湖为研究区,提出基于空间滤波、阈值分割和分形理论的自动提取方法框架,提取查干湖湖冰表面形态的分形信息和几何信息,基于Landsat影像和目视解译结果验证自动提取算法的精度,其中R~2均大于0.95、MAE均小于5%,说明自动提取方法精准可靠。针对结冰过程和融化过程变化快、持续时间短的特征,基于ESTARFM数据融合模型融合Landsat和GOCI数据生成高时空遥感融合数据,空间分辨率为30 m、时间分辨率为1 h。融合影像与真实影像的像元反射率拟合结果高达0.94,说明融合影像与实际影像的误差较小,ESTARFM模型可以近似获取地表真实反射率。基于MODIS LWST时间序列确定2018-2019年冬季查干湖湖冰表面形态监测的时间窗口。基于高时空遥感影像,利用自动提取方法获取2018-2019年冬季查干湖湖冰表面形态特征的变化过程,经实地踏勘验证为冰脊。冰脊经历三个生长发育过程,完全封冻期的冰脊平均长度为21141.57±68.36 m,方位角平均值为335.48°±0.23°。方位角与冰封期的主风向夹角为86.22°,接近垂直,说明风在湖冰表面形态的形成过程中起到关键作用。
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