南极冰盖物质平衡变化的卫星遥感监测现状与发展趋势

南极冰盖物质平衡对全球海平面变化影响巨大,提高南极冰盖物质平衡估算精度对实现全球海平面变化趋势准确预测至关重要.卫星遥感技术的发展,特别是极地卫星对南极冰盖系统监测能力的提升,有助于认识、保护和利用南极,解决极地科学国际前沿难题.揭示南极冰盖对全球气候环境的响应及其反馈机制,对深化人类对南极的科学认知也具有重要意义.本文首先系统总结了用于南极冰盖监测卫星的发展现状及现有的卫星遥感数据产品序列,然后讨论了运用遥感卫星监测南极物质平衡的主要方法和研究进展,并对南极卫星遥感技术的最新进展进行了分析.最后在我国极地遥感卫星发展方面提出了建议,旨在进一步提升我国对极地冰盖变化和全球海平面上升的长期观测及预测能力,为相关应对策略的制定提供有力的科学支撑.

三角形约束下影像匹配的算法实现

针对三角形约束下影像匹配方法的实际应用,分析了所采用的数据结构与Delaunay三角网动态更新,提出了一种高效的实现算法,实际应用验证了其实现的有效性。

从规则格网DEM自动提取汇水区域及其子区域的方法

从DEM自动提取的汇水区域及其子区域信息对进一步的水文分析有着重要的辅助作用。在经过洼地处理的DEM及得到水流方向矩阵的基础上,本文提出并实现了一种汇水区域及其子区域的提取算法。该算法首先提取整个DEM区域内每条河流的汇水区域,然后按照不同的要求划分子区域。经过试验,与现有的方法相比,该算法在提取效率和结果准确性方面都有明显提高。

具有良好重复率与信息量的立体影像点特征提取方法

针对立体影像匹配问题,从重复率与信息量两个方面对现有几种主要的立体影像点特征提取算子进行了实验分析比较;根据影像的信息熵对影像特征进行聚类分析,提出了一种与影像特征相关的、基于Harris算子原理改进的点特征提取方法;选取不同特征的实际立体影像进行实验分析,证明本文提出的方法具有更优的重复率与信息量.

基于角点特征的近景影像匹配算法

利用了改进的Harris特征点提取算子从原始立体像对提取一系列特征点,采用了自适应三角形约束下的影像匹配方法进行近景影像匹配,试验结果表明其具有良好的可靠性。

南极潮汐测量及区域潮汐对冰架表面流速影响的研究进展综述

南极区域潮汐是计算南极物质平衡和南极冰架表面冰流速的重要影响因素,同时对于研究冰架崩解和全球气候变暖具有重要作用。南极潮汐测量的方法从最初的实时测量,发展到了卫星测高和遥感监测以及建立数值模型预测的阶段。已有研究表明潮汐周期与冰架表面流速间存在一定关联,例如Filchner-Ronne冰架和Ross冰架的潮汐变化与冰流速度的联系为:在大潮时冰流速度达到最快,小潮时冰流速度达到最慢。研究还对南极典型冰架区域潮汐特征及对冰架表面冰流速、高程变化等的影响进行了总结。今后的研究不仅需要继续关注西南极和南极半岛的潮汐变化,更加需要对东南极稀疏的区域进行潮汐观测,这对于构建整个南极潮汐数据库和提高数值模型的精度具有重要意义。

六十年代南极光学影像增强与去噪处理的研究

南极地区冰川融化与全球气候变暖的关系是目前气候研究的重点方向之一,但是由于缺乏20世纪60年代及之前相关的遥感及实测数据,因此,20世纪60年代南极地区的光学影像DISP(Declassified intelligence satellite photography)对于研究当时南极地区的物质变化和质量平衡具有重要的参考价值。本文通过选取几种常用的图像处理方法对DISP影像进行增强和去噪处理,同时,采用一种主观和客观相结合的图像质量评价标准对处理结果进行分析和评价。

基于GIS分析的城市滨湖区空间可达性评价及优化策略研究

本文运用GIS软件,以太湖流域的无锡蠡湖滨湖区域为研究主体,定量分析城市滨湖空间的可达性和市民出行的便捷性。进行市民在步行、机动车交通模式下至各滨湖空间的可达性分析,探讨在可达目标下,滨湖通达要素、滨水空间格局和保障市民享用滨湖景观公平性的关联性。研究从市民的出行和感知出发,探究可达性评价方法,为促进城市滨湖空间规划设计的科学性提供有效依据。

基于分形理论的城市天际线定量分析控制研究--以无锡蠡湖湾滨水区为例

“山—水—城”的滨水立面天际线对感知滨水城市魅力,彰显城市历史风景特色具有重要意义。该文以无锡蠡湖湾滨水区总体城市设计为研究对象,依托于GIS技术平台,以分形理论中的计盒维数法对城市天际线进行分段与分层提取,依此进行分形维数的计算与评估。通过多维度对比,从天际线轮廓线形状、平均转折点数、建筑高度的变化程度等多个方面进行城市天际线的量化评价及形态调控优化,为城市天际线定量评价的理论方法研究提供新的思路,为其他山水城市高度体系建构提供参考与建议。

基于GIS技术的城市滨水区生态评估及空间优化策略——以无锡蠡湖滨水区为例

随着城市滨水区逐渐成为城市开发和更新的热点,不当开发与河流生态环境、水文支撑能力之间的矛盾不断显露,使设计师们深刻认识到滨水区规划实施的复杂性。文章以无锡蠡湖滨水区为例,通过GIS分析技术,在剖析蠡湖滨水敏感地段自然条件对城市空间发展约束基础上,结合数据对蠡湖滨水区生态敏感性的空间分区进行科学判定,为适宜性滨水城市规划提供有效的决策依据,促进城市滨水区开发利用向可持续方向发展。

南极三大冰架稳定性的现状与变化趋势

罗斯冰架、菲尔希纳-龙尼冰架和埃默里冰架是南极的三大冰架,对南极冰盖有着重要的支撑作用.然而,目前三大冰架稳定性的研究多集中在一种或几种因素,缺少多参数的综合评估.为实现南极三大冰架不稳定性和长时序变化趋势系统的分析,本文综合统计、分析了三大冰架的关键参数变化,包括三大冰架的表面高程、底部融化、表面融水、关键裂缝、缝合区、前缘线、接地线、冰流速以及物质平衡变化.此外,本文选取了南极已经崩塌的拉森B冰架、处在快速变化且已发生结构性变化的松岛冰架和处于加速状态的托滕冰架作为参考冰架,将三大冰架与参考冰架对应的关键参数进行对比分析,最终确定南极三大冰架的变化状态和稳定性趋势.研究结果表明,三大冰架的多项关键参数与参考冰架相比均变化较小,有50%的参数小于加速变化状态的托滕冰架,有88%的参数小于快速变化状态的松岛冰架,有100%的参数小于崩塌状态的拉森B冰架;并且对未小于托滕冰架的参数具体分析后,发现其符合三大冰架稳定状态的情况.因此,目前三大冰架处于稳定的自然变化状态,短期内不会发生剧烈的结构性变化.但在全球气候变暖的情形下,该变化趋势存在较大的不确定性,需长期进行追踪观测从而评估其对全球海平面上升的影响.

南极冰盖深部结构、冰下过程及其对冰盖稳定性和海平面的影响

冰盖结构、冰下过程对冰盖稳定性、气候环境变化和全球海平面上升的影响正成为南极科学研究的前沿与热点。然而,目前针对不同时空尺度上影响南极冰盖稳定性的关键物理过程及其效应仍缺乏系统研究,致使多年来国际极地科学界在有关南极冰盖冰下过程对全球气候变化的影响机理的议题上存在广泛的争议。利用中国自2015年以来开展的东南极冰盖伊丽莎白公主地考察及其航空地球物理探测资料,通过归纳最近南极冰盖研究的新认识,厘清南极冰盖深部结构与冰下过程涉及的关键科学问题,阐述将冰盖典型区域的强化观测和冰盖数值模拟相结合来研究南极冰盖冰下深部结构与冰下过程的物理机理可能遇到的问题和解决方式,并提炼出与冰盖稳定性变异机制及其对海平面上升影响相关的研究目标、核心内容、有效途径及科学价值。期望对定量估算南极冰盖的物质平衡及其对未来海平面上升的影响这一人类迄今认识最少的南极冰盖研究领域作出科学贡献。

南极1992~2009年接地线遥感产品精度综合评估和分析

本文利用多源遥感数据,对五种主流的南极接地线遥感产品的精度进行了综合评估和分析.采用全新的评估策略和评估流程实现了接地线产品精度的系统评估.评估流程主要分成两大步骤:首先提出一组评估指标自动处理了84.4%的接地线数据,再根据多源遥感数据完成了剩余15.6%部分数据的人工评估.结果显示,InSAR接地线(InSAR GL)产品质量比较高(不一致度为0.3%),被推荐在有该类数据时优先使用.基于光学影像提取的接地线产品质量相对较低(不一致度为3~12%),但其覆盖范围更完整,尤其是覆盖了潮汐较弱的地区.在完成了全部五种接地线产品(1992~2009年)的精度评估后,发现有9.5%的南极接地线表现出后退或前进的趋势,这部分接地线被归类为"变化"状态.文章对南极不同流域尺度上的接地线变化进行了分析,发现其中接地线后退最快的区域为流域22(含松岛冰川),速率为(544±51)m a^(-1),前进最快的区域为流域14(包括默茨冰川),速率为(304±16)m a^(-1).西南极冰盖和东南极冰盖的接地线平均变化速度分别为(-370±8)和(5±7)m a^(-1).结果表明,西南极冰盖的接地线有显著的后退趋势,而东南极冰盖的接地线介于平衡和轻微前进趋势之间(除托滕冰架区域外).

基于多源遥感数据的南极三大冰架前端变化分析

近年来,南极冰架发生较多消融、崩解等现象。利用已有的1997年和2000年的Radarsat全南极海岸线产品、2003/2004年和2008/2009年的MODIS全南极海岸线产品,以及基于2006年、2012年和2015年MODIS影像提取的海岸线,共7期数据,对南极Ross,Filchner-Ronne和Amery三大冰架前端的变化进行了分析,以变化面积、累积变化量（Shoreline Change Envelope,SCE）和净变化量（Net Shoreline Movement,NSM）3个指标来评估冰架前端的变化。结果表明,1997—2015年,Amery冰架一直呈现增长趋势,前端大部分区域往外延伸20～25 km,增长面积达3.03×10^3km2;Ross冰架和Filchner-Ronne冰架在发生崩解后受上游冰川推进作用仍不断向外增长,但增长面积小于崩解退缩面积,冰架面积分别减少9.39×10^3km2和5.86×10^3km2,冰架崩解区域前端退缩最大达到53 km和39 km。