多源遥感影像融合处理提取格拉丹东雪山区域特征信息

2022年7月中国地质大学(武汉)冰川勘测组与登山组,在格拉丹东雪山开展了“第二次大学生长江源科考”工作。为详细分析该区域冰川时空特征信息,以此次科研数据为支撑,结合光学遥感影像解译、InSAR形变信息提取、激光雷达测高及高精度大地测量,进行了多源遥感影像融合处理研究。针对格拉丹东雪山及典型冰川,采用高分卫星GF1、GF6、GF7、ZY3与Landsat7遥感影像,利用空三加密、频域影像互相关匹配、波段比值法及目视解译,提取区域DOM、冰川面积及条数分布;利用Sentinel-1A、ICESat-2影像,以SAR影像空间域互相关偏移量追踪方法为支撑,分别提取冰川表面流速及高程变化;利用青海省域北斗CORS站点,采用Gamit/Globk双差无电离层组合模型、卫星星站差分(real-time extended,简称RTX)及RTK(real-time kinematic)方法,计算所有控制点三维空间坐标及高程异常值。结果表明:格拉丹东雪山共发育冰川512条,年均增长率为3.12%,面积1111.96 km^(2),年均退缩速率为0.63%;姜根(古)迪如冰川日均最大流速为0.25 cm/d,年均最大流速为91.25 cm/a,其南支最大退缩值、堆积值及年变化速率分别为-74.63 m、38.44 m、-5.29~3.09 m/a,北支最大退缩值、堆积值和年变化速率-39.17 m、35.74 m、-3.02~2.85 m/a;所有控制点中误差及区域似大地水准面精化模型精度均达到了mm级。研究成果可以为后续在该地区开展相关冰川研究工作提供数据支撑。

1964—2010年青藏高原长江源各拉丹冬地区冰川变化及其不确定性分析

利用1964年美国CORONA间谍卫星影像和1976-2010年的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像,对青藏高原长江源各拉丹冬地区的冰川进行监测,获得每10a间隔的冰川面积数据,并对冰川制图中的不确定性进行了评估.由于冰川表面比较洁净,认为该地区冰川变化的不确定性主要由分辨率(Landsat)和人为操作差异造成,误差可达1%～2%.通过对比发现:1964-2010年间,各拉丹冬地区冰川面积总体上减少了45.75km2,相对变化为6.80%,冰川年平均变化速度约为0.99km2·a-1,相对变化速度为0.15%·a-1;该地区冰川总体退缩较为缓慢,但部分冰川变化显著,在138条冰川中,有14条大冰川存在较为明显的变化.在过去的近50a中,该地区的冰川并不是都呈退缩状态,先后有9条冰川出现过前进的现象,其中有1条冰川一直处于前进状态,长江源头冰川(姜古迪如北支冰川)先后出现过两次前进,分别发生在1964-1977年间和2000-2010年间.

1992—2009年格拉丹东冰川及冰前湖面积变化的遥感研究

针对目前格拉丹东地区冰川遥感观测资料精度和时间连续性有限以及冰前湖资料尚缺的情况,结合高精度分类和人工解译算法,提取格拉丹东地区冰川与冰前湖面积参数并矢量化,然后对当年中多期遥感影像对应的矢量边界进行综合评判,消除阴影、云和季节性积雪的影响,获取格拉丹东冰川和冰前湖近20a来的变化信息。研究结果表明:1992—2009年,冰川面积共减少66.68 km2(减少率为7.37%),其中,在1992—1999年、1999—2006年和2006—2009年这3个时段内分别减少19.90km2(减少率为2.84 km2/a),39.95 km2(5.71 km2/a)和6.83 km2(2.28km2/a),冰川处于连续退缩状态;而冰前湖面积共增加0.1 km2(增大率为52.6%),在上述相应3个时段内分别增加0.04 km2(增大率为0.006 km2/a),0.05 km2(0.007 km2/a)和0.01km2(0.003 km2/a),处于连续扩张状态,两者紧密相连,呈非线性负相关。研究区域内几乎所有冰舌都在退缩,但雪山东侧的冰舌比西侧退缩更严重。夏季气温的显著升高可能是造成冰川持续退缩的主要因素。

羌塘中部各拉丹冬二长花岗岩体同位素地质年代学和地球化学研究

羌塘中部各拉丹冬岩体主要由二长花岗岩组成,其单颗粒锆石U-Pb年龄为40±3Ma,Rb-Sr等时线年龄为47±0·4Ma,斜长石、角闪石、黑云母K-Ar年龄分别为37·1Ma、48Ma和45·8Ma,形成于始新世。岩石富碱高,高钾(K2O>Na2O),属高钾钙碱性系列。微量元素以富集LREE、LILE(Th、U等),相对亏损HFSE为特征,(87Sr/86Sr)i为0·70701~0·70724,εNd(t)为-6·0^-4·1,δ18O值为8·18‰~9·01‰,构造背景为火山弧花岗岩。55Ma以来,印度板块与欧亚板块碰撞,大范围抬升,青藏高原在经历近南北向挤压缩短的过程中,可能在羌塘地体上产生了平行于主压应力方向的张性构造,导致了各拉丹冬花岗岩体侵位。应为青藏高原隆升在北羌塘陆块所表现的构造热事件之一。

长江源各拉丹冬晚三叠世火山岩特征与成岩构造环境

分布于各拉丹冬一带的晚三叠世火山岩 ,被中侏罗统雀莫错组角度不整合覆盖 ,早白垩世各拉丹冬超单元侵入其中。岩性主要为由玄武岩、安山岩、流纹岩、凝灰岩等组成的一套基性—中性—酸性岩石组合。岩石化学、稀土和微量元素地球化学研究表明 ,它们为钙碱性岩系 ,又具有橄榄玄粗岩系的一些特征 。

唐古拉山各拉丹冬峰东坡第四纪冰川与环境演变

各拉丹冬峰地区自中更新世以来发育过3次较大的冰川作用,根据高原间歇性抬升与气候演变,末次冰期冰川为季风大陆性冰川,时代为~14C18010±386aB.P,雪线高度为5533m,发育在前期冰川作用的地形上;倒数第2次冰期,冰川为季风大陆与海洋过度型冰川,时代为中更新世寒冷期,雪线高度为5238m,主要塑造了下槽谷地形;倒数第3次冰期可能为季风海洋性冰帽型冰期,主要形成了高冰碛台地与幽谷地形,是第四纪冰期发育最早和规模最大的一次冰期。

长江源各拉丹冬花岗岩体的基本特征及其构造属性

在区域地质调查基础上 ,对各拉丹冬花岗岩的岩石化学、构造环境等进行了研究。该花岗岩体以硅、碱含量较高和高钾、低铝为特征 ,轻稀土富集 ,Eu负异常较明显 ,δ18O值为 8 18‰～9 0 1‰ ,属正常δ18O花岗岩 ,副矿物组合为磁铁矿 -榍石 -磷灰石型。花岗岩体 40Ma的单颗粒锆石U -Pb年龄值 ,说明其时代应属喜马拉雅期。运用Pearce微量元素构造环境判别图解及R1-R2 图解判别 ,各拉丹冬花岗岩属同碰撞花岗岩。

青海各拉丹冬地区的主要矿产及分布特征

对区内铁、锑、铜、银多金属及石膏、水晶等主要矿产的矿化特征和成矿条件进行了总结,指出铁、铜、银多金属和水晶等内生矿产主要分布在岩浆活动较强烈的各拉丹冬地区,矿化与岩浆侵位过程中的热液活动有关;锑矿分布于该区南部的NW向断裂中,是藏北美多锑矿带的组成部分,矿化受断裂控制明显,为低温热液充填型;上述矿化形成于喜山期,与藏北地区新生代构造岩浆热事件相耦合。石膏矿是区内分布最广、规模最大的矿种,主要分布在赤布张错周缘的侏罗纪地层中,其形成时代以中-晚侏罗世为主,属化学沉积成因。各拉丹冬周缘和抱布德-亚恰一带是寻找内生多金属矿的有利地区。

影响长江源各拉丹冬一带生态环境的几个因素及保护建议

各拉丹冬地区系长江的发源地 ,由于该区的生态环境问题日益突出 ,对其生态环境调查研究具有重要的理论现实意义。本文论述了过牧、鼠害、气候变化及人类活动等因素对长江源头生态环境的影响 ,提出了加强法制、退牧还草 ,提高环境意识等保护该区生态环境的建议。

2000—2015年格拉丹东冰川面积变化与物质平衡遥感监测

为评估格拉丹东冰川在全球气候变暖背景下的变化,利用Landsat遥感影像、SRTM1、TanDEM-X资料,基于大地测量法对格拉丹东地区2000—2015年的冰川面积变化和物质平衡进行了探讨.结果表明:①2000—2015年格拉丹东地区冰川总面积从(842.46±2.1)km^(2),减少到(819.82±1.6)km^(2),面积缩小(26.6±2.6)km^(2),占冰川总面积的3.20%±0.3%,年均缩小率为0.2%±0.02%.②2000—2015年格拉丹东地区冰川平均减薄(-2.72±0.21)m,年均变化为(-0.17±0.04)m·a^(-1).冰川体积减少(2.29±0.17)km^(3),年均物质平衡为(-0.13±0.01)mw.e·a^(-1),累计物质亏损量为(-2.08±0.15)mw.e.,换算成水当量约为(108.2±37.9)×10^(4) m^(3),格拉丹东地区冰川物质平衡总体呈现负平衡状态,但其中有4条冰川表现出正物质平衡状态.③2000—2015年格拉丹东冰川总体面积一直减少,冰川物质平衡处于负状态,气温升高可能是导致格拉丹东地区冰川不断退缩的主要原因.④格拉丹东地区前进与跃动冰川是热控和水控机制共同促成的,内部液态水的增加导致其对冰川的润滑作用也增大,促使冰川上游物质不断向下游转移,从而导致冰川前进与跃动.

各拉丹冬峰东冰川冰、雪、水地球化学特征

论述了长江之源各拉丹冬峰东坡的尕日曲流域冈加曲巴冰川和水晶矿冰川冰、雪、水样品中的ｐＨ值、总碱度、总硬度、矿化度，以及Ｋ＋，Ｎａ＋，Ｃａ（２＋），Ｍｇ（２＋）和Ｃｌ－，ＳｉＯ２等可溶性离子的含量，同时讨论了其水化学组成类型．

青海省各拉丹冬地区变质岩特征及地质意义

各拉丹冬地区位于青海省唐古拉山地区北坡,变质岩研究程度较低。唐古拉山地区是揭开澜沧江结合带北延寻踪的关键性地区之一,近年笔者等在开展1∶25万赤布张错幅区域地质调查时,对该区的变质岩及围岩蚀变进行了系统调查,尤其是在测区西南部亚恰一带首次发现一套变质岩(时代问题尚存争论),但进一步丰富了唐古拉山地区变质岩内容。本文系集体力量的成果,对区内变质岩特征进行了总结,为进一步研究唐古拉山地区乃至北羌塘坳陷东南部盆地基底特征和双湖—澜沧江变质带提供了重要的基础地质资料,对高原腹地的变质岩详细研究具有启示意义。

长江源各拉丹冬地区冰川变化遥感监测分析

为了进一步研究气候问题,以各拉丹冬冰川变化为研究对象,利用遥感技术和地理信息技术,对长江源各拉丹冬地区冰川变化情况进行了分析研究。搜集了1992,2002,2009,2015年四个时相的Landsat-TM影像和Landsat8-OLI_TIRS影像、DEM数字高程模型和冰川编目数据,并使用CART决策树方法提取冰川信息,研究1992~2002,2002~2009,2009~2015年三个时段的冰川变化情况。研究结果表明:1992~2015年各拉丹冬冰川退缩78.97 km^2,占总面积的8.6%;各拉丹冬冰川的海拔范围在5 200~6 600 m之间,冰川退缩上限海拔为5 800 m。另外,对各朝向对冰川的影响和冰川长度的变化进行了研究。研究认为,全球变暖现象导致的冰川退缩现象依然持续。

1986—2015年长江源各拉丹冬地区冰川变化遥感监测研究

以长江源各拉丹冬为研究区,针对该地区地物特点,选取了1986—2015年间云量较少、成像质量较高的相关卫星影像作为数据源,在充分了解环境特征与影像特点的基础上,基于"波段阈值比值法",通过人机交互调整阈值,对大范围冰川区域进行快速边界提取,并基于提取结果,结合数字高程数据、气象数据等相关数据展开了分析。结果表明:1986—2015年间研究区冰川面积减小92.06km^(2),减少速率为0.33%·a^(-1);其中1986—1994年、1994—2001年、2001—2009年、2009—2015年分别减少32.95km^(2)、27.37km^(2)、13.11km^(2)和18.63km^(2),减少速率分别为0.47%·a^(-1)、0.41%·a^(-1)、0.17%·a^(-1)和0.34%·a^(-1)。同时,依据空间组织方式进行了研究区冰川变化的分区分析,结果表明在不同分区、不同规模上该地区冰川变化呈现出不同的趋势;部分区域内冰川的降级、分裂现象较为明显,对不同等级规模冰川的变化趋势有一定影响。研究区冰川面积的坡向变化以东南向退缩最剧烈,西向增加最多。典型冰川方面,岗陇加玛冰川2001—2009年为面积退缩最为剧烈,1994—2001年面积略有增加。研究时段内冬季降水量逐年减少,不足以弥补因为气温升高导致的快速消融。

近30年各拉丹东冰川变化及对径流的影响

冰川作为研究气候变化的因子,冰川变化对揭示地区水文和气候变化至关重要。本研究利用1989—2019年的7景遥感数据和DEM对各拉丹东冰川地貌进行研究,从而探讨在气候变化背景下冰川的变化及对径流的影响。结果表明:(1)1989—2019年有69条冰舌消退,平均消退约236 m,最大消退区位于岗加曲巴,消退距离为3305 m。(2)冰川面积从982.46 km2减少到821.15 km^(2),冰储量从1721.21 km^(3)减少到1213.43 km^(3)。引起冰川消退的主要原因是温度升高。(3)沱沱河流域径流量总体上增加,冰川融水是主要补给形式。本研究认为,各拉丹东地区温度升高导致的冰川消退现象仍在持续,冰川融水增加了流域径流量。

面向对象-改进冰雪指数法消除冰湖干扰提取冰川边界的优越性分析--以各拉丹冬冰川为例

冰川作为气候变化的重要指标器,其范围监测对区域生态环境以及人类社会生活具有重要意义。目前基于遥感技术的冰川范围监测应用广泛,然而传统遥感监测方法中冰雪指数阈值法的提取结果存在无法区分冰川与冰湖的现象,面向对象分类法受地物光谱纹理信息限制无法避免同谱异物现象的出现。为弥补上述不足,提出一种可区分冰湖与冰川的改进冰雪指数,并将其融入面向对象分类法中,构建了一种面向对象-改进冰雪指数法。将各拉丹冬冰川作为试验区(该地区冰川表面洁净),运用面向对象-改进冰雪指数法识别冰川边界,使用青藏高原冰川数据产品及常规遥感监测方法的提取结果作为参考数据,以验证此方法的有效性和稳健性。结果表明:面向对象-改进冰雪指数法综合了改进冰雪指数阈值法以及面向对象分类法的优点,冰川范围提取精度高达97.26%,与冰雪指数阈值提取结果相比精度提高了0.12%,与面向对象分类法提取结果相比精度提高了0.38%。此方法不仅有效地解决了地物错分的问题,还实现了冰川边界的精确识别。

各拉丹冬地区2000—2020年冰川储量变化研究

针对2000年以来各拉丹冬地区冰川消融加速的问题,利用SRTM-C DEM、ZY-3 DEM和ICESat-1激光测高数据,采用DEM差分法获得2000—2020年间的冰川高程变化。结合2000年、2009年、2015年及2020年4个时段的陆地卫星光学影像的冰雪指数提取了这4个时段的冰川面积;采用体积分方法获得较为可靠的各拉丹冬地区2000—2020年冰川储量变化,并分析了降水和气温变化对冰川储量变化的影响。结果表明:2000—2020年各拉丹冬冰川面积退缩了80.449 km2,面积变化率为9.91%,平均退缩速率为4.022 km2/a。冰川平均高程变化为-0.266 m/a,冰川储量变化为-0.26 Gt/a。2000—2020年,各拉丹冬冰川整体处于消融状态,该地区整体上气温升高、降水量减少,这可能是冰川储量减少的主要原因。

近20年长江源头各拉丹东冰川变化及其对气候变化的响应

基于1992、2002、2008年三个时相TM数字遥感影像和1：10万地形图数据,通过目视解译方法提取冰川面积,研究了青藏高原腹地长江源头各拉丹东地区冰川变化问题。结果表明：各拉丹东地区总冰川面积自1992年以来呈持续下降趋势,面积由1992年的931.59km2减少至2002年的927.66km2,至2008年时缩减至915.13km2。1992~2008年冰川面积共减少了16.46km2,年平均递减约1.03km2,总面积减少约1.77%。2002-2008年总面积下降约1.35%,约为1969-2000年的31a间冰川消融面积的80%,表明近二十年青藏高原腹地冰川退缩速率明显加快。进一步分析发现,面积较小的冰川其消融或退缩速度更快,面积较大的则相对较为缓慢。在总体退缩趋势下,2号冰川末端部分地区2002年出现了增长趋势,其变化趋势表现为：退缩-短暂前进-退缩。对影响冰川变化气候因子分析表明,近几十年青藏高原地区升温所引起的气候变暖是影响20世纪90年代中期以来该地区冰川加速消融的根本原因,气候显著变暖冰川明显退缩。

格拉丹东区域冰川变化研究

基于格拉丹东区域的MSS数据(1973年)、TM数据(1992年)、ETM数据(2004年和2009年)以及DEM数据,选取非监督分类法提取了四期冰川分布图,详细分析了格拉丹东区域冰川面积、冰川冰缘线、湖泊面积等变化特征。结果表明:1973年以来的近四十年间,研究区冰川总面积减少95.33km2,年均减少2.65km2;冰川消减速度从1973年到2004年逐年增大,2004年以后消减速度趋缓;由于冰川面积减少,冰缘线不断上升,冰川下游湖泊面积增大。

近40a长江源各拉丹冬冰川进退变化研究

在近几十年气候变暖的背景下,地球上的冰川迅速消融,我国的山地冰川也发生了剧烈变化。山地冰川变化会直接或间接影响地球的生态环境及人类的生活环境,因此对山地冰川的变化进行监测至关重要。各拉丹东冰川的伸缩变化非常明显地揭示了当地乃至青藏高原和全球气候的变迁,极具科研价值。论文在总结国内外研究现状的同时结合所学知识,采用多达5个时相的陆地资源卫星以及中国冰川目录等有效资料,利用冰雪指数和监督分类方法提取冰川信息,对提取的冰川范围利用空间分析技术进行冰川变化监测。统计分析1973—1986、1986—1992、1992—2004、2004—2009年4个时间段以及1973—2009年整个36 a间的冰川前进及后退信息,并计算冰川进退变化速率,对其中5条变化较大的冰川进行详细的分析统计。结果表明:从1973年至2009年近40 a时间里,各拉丹冬地区既有退缩冰川也有前进冰川,其中冰川退缩面积为118.64 km2,前进面积为62.66 km2,冰川总体面积持续退缩。根据相关资料,近40 a来"三江源"地区气温普遍升高是导致各拉丹冬冰川总体面积持续退缩的关键因素。