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北疆区域积雪深度变化的遥感监测研究

作　者: 魏玥
导　师: 谢国辉；陈蜀江
学　校: 新疆师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 积雪深度 积雪密度 MODIS资料 雪深反演 遥感监测
分类号: P468.025
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 81次
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内容摘要


本论文以分析反演积雪覆盖与雪深为目标,利用积雪观测、实测资料以及相应时次的MODIS卫星资料,以GIS技术手段的测试反演分析方法,运用系统的遥感科学理论和数值分析模拟方法,建立MODIS资料的积雪覆盖率与深度的反演模型,探讨了积雪深度变化和气候之间的相互反馈及影响作用。论文资料选取北疆地区20个基本气象台站1971~2006年36年的年最大积雪深度的实测资料,建立年最大积雪深度时间序列;根据2004-2006年度冬季伊犁河谷地区积雪站资料和2003-2006年度冬季相关气象台站雪深资料进行了分析。针对典型地区积雪深度和密度状况2009-2010年冬季进行了多次野外实测,共获取127个样本数据,为模型研建与验证提供了第一手宝贵资料。同时收集了对应的MODIS晴空探测资料,在MODIS多光谱多波段资料处理分析的基础上,针对雪深反演自动判识这一难点,利用数学统计方法结合不同目标物的光谱特性知识库,同时考虑下垫面条件(包括地表积雪覆盖度、反射率、积雪密度)等多种因子和季节性等对积雪深度分布的影响,实现云、雪、地表、水体等各种目标物的自动判识和积雪分类。分析研究采取多学科交叉融合,从野外实验、数据收集到模型模拟和区域集成的技术路线。通过对区域气候变化、积雪观测事实分析,以山区积雪制图为基础,将积雪覆盖信息和地理信息数据在GIS空间分析技术支持下进行多元数据融合、栅格运算、积雪覆盖度计算等多种处理,制作出观测区和自然流域的积雪产品,建立EOS/MODIS积雪遥感监测与GIS应用技术的积雪深度反演模型。结果表明北疆地区季节性积雪年际波动不大,年际变化的区域差异不显著,相对比较稳定。在区域气候变暖的背景下,该地区季节性积雪与青藏高原积雪和两极地区的冰盖变化趋势一样,通过平均差值法、最小二乘法和自回归滑动平均法三种统计模式检验,北疆地区季节性积雪随着区域气候的变暖而有所增加。季节性积雪的长期变化趋势是冬季气温、降水长期波动变化的结果,季节性积雪的年际变化与冬季平均气温的波动呈弱的负相关,与冬季降水的波动呈显著的正相关关系。通过利用MODIS卫星资料的分析和建立的反演模型,基本了解北疆区域积雪的积累和分布的规律,为新疆积雪的定性、定量及动态变化分析提供重要技术手段,为新疆气象部门拓展服务领域,指导农牧业生产和积雪的防灾减灾决策提供直观和及时的服务产品。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
1 引言  8-14
  1.1 研究意义与背景  8
  1.2 积雪遥感研究综述  8-12
    1.2.1 国内外研究现状  8-10
    1.2.2 国内外文献综述  10-12
  1.3 研究数据来源  12-13
  1.4 研究的内容和技术手段  13-14
2 北疆地区气候和积雪的区域特征  14-19
  2.1 北疆地区的气候与区划  14-15
  2.2 积雪积累过程中的气候变化因子  15-16
  2.3 北疆地区不同地域的积雪分布特征  16
  2.4 北疆地区不同时期的积雪分布特征  16-17
  2.5 积雪的覆盖度  17-18
  2.6 小结  18-19
3 积雪的密度  19-25
  3.1 积雪密度的影响因子  19-20
  3.2 积雪密度分布特征  20-22
  3.3 积雪密度变化规律  22-24
    3.3.1 积雪密度分层规律分析  22-23
    3.3.2 积雪密度与含水率相关性分析  23-24
  3.4 小结  24-25
4 积雪深度遥感反演  25-34
  4.1 积雪深度遥感反射特征  25-26
  4.2 MODIS 积雪深度反演模型的建立  26-28
    4.2.1 MODIS 雪深反演模型建立的原则  26-27
    4.2.2 提取样本  27
    4.2.3 选取变量  27
    4.2.4 建立模型  27-28
  4.3 MODIS 积雪深度数学模型的验证  28-31
    4.3.1 模拟区域与定量积雪判识标准的划分  28-29
    4.3.2 北疆地区2004-2006 年度积雪等级定量验证  29-31
  4.4 雪深反演  31-32
  4.5 与实测结果的对比  32-33
  4.6 小结  33-34
5 积雪深度与气候变化  34-40
  5.1 积雪深度与温度分析  34-36
  5.2 积雪深度与降水分析  36
  5.3 积雪深度与气温和降水的变化  36-38
  5.4 区域气候与积雪变化的模拟结果  38
  5.5 小结  38-40
6 积雪覆盖的遥感判别  40-48
  6.1 积雪的反射率  40
  6.2 积雪遥感信息提取  40-42
  6.3 积雪分类  42-43
  6.4 人机交互非稳定积雪判识方法  43-44
  6.5 MODIS 积雪覆盖数据产品  44-48
7 积雪对气候的响应和生态的作用  48-51
  7.1 积雪对区域气候的影响  48
  7.2 积雪对荒漠生态的作用  48-49
    7.2.1 研究区域的冰雪水资源  48-49
    7.2.2 积雪资源对荒漠区的生态作用  49
  7.3 积雪的灾害  49-50
  7.4 小结  50-51
研究结果和讨论  51-53
参考文献  53-57
在读期间发表的论文  57-58
后记  58

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 气候学 > 气候资料 > 统计方法、整理方法 > 单项要素的整理和统计法 > 积雪
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