卫星遥感雪盖制图方法对比与分析.pdfVIP

第14卷第4期 y以．14N0．4 1999年12月 Dec．1999 卫星遥感雪盖制图方法对E匕与分析 王建 (中国科学院兰州冰川冻土研究所兰州730000) 摘要：利用Landsat 台传感器的遥感数据，分别使用训练样本监督分类、阈值数字信号统计、雪盖指数 方法制作雪盖图和提取积雪面积。结果表明：不同传感器遥感图像因时相和时空分 辨率的差异，提取积雪信息的有效方法有所不同。但基于反射特性的雪盖指数计算 法具有普遍的实际操作性意义，即雪盖制图精度高，分类合理，是提取积雪信息的 最佳技术手段I当使用监督积雪分类时，只有取得精确的信号文件，分类结果才是 可信的；而阈值数字信号统计的雪的阚值确定具有很大的经验性和随机性，但对数 据不完整或只有单波段时也不失为有效和简便的途径；山影补偿处理法基本可以 消除地形阴影的影响；而去云后其覆盖下的积雪恢复技术值得进一步讨论。 关键词t雪盖制图；阀值法像元统计；雪盖指数法；监督分类 中图分类号：TP 1 引 言 雪是地球表面最为活跃的自然要素之一，其特征(如积雪面积、雪深、雪的反射率等)是 全球能量平衡模型中的重要输入参数。就全球和大陆尺度范畴而言，大范围雪盖影响气候的 变化、地表辐射平衡与能量交换、水资源的利用等；就局域和流域范畴而言，雪盏影响天气、 工农业和生活用水资源、环境、寒区工程等一系列与人类活动有关的要素。同时，雪的自然属 性将导致两个截然不同而对人类生活影响极其紧密的结果：一方面积雪可以提供极其宝贵 球表面全部降水的5％，由于其蒸发损耗小于雨水，实际对河流补给的贡献远大于5％。而对 于中纬度干旱和半干旱山区，融雪径流对河流的补给量在春季甚至可达到70％以上(王建， F and Mand G J Apel 1990；杨针娘，1990}MartinecRango，1987；Ba啪gartner1994)。在我 国干旱和半干旱的西北山区，融雪水是极其重要的水资源，在春季卡脖子旱期间有水贵如 油之说。雪也是控制水库调蓄、合理安排工农业与生活用水的重要组成部分。而在我国西藏、 青海玉树、1998年西藏那曲发生的特大雪灾)，造成非常巨大的人畜伤亡和财产损失。 积雪所导致的两个截然不同结果的过程中，一个共同点是：主要因素都是由大面积的积 雪也就是大范围雪盖所致。因此无论是模拟融雪径流过程、积雪对气候的反馈作用及影响还 收稿日期11999一06—16，修订日期：1999一08—20 作者简介t壬建(1963一)男，副研究员，主要从事冰雪遥感研究。 30 遥感技术与应用 第14卷 是对雪灾的预警和预报，雪盖制图都是首要基础与保证。 2 雪盖制图的技术发展简介 由于积雪面积在相关应用研究，尤其是在水文学研究中的重要性，从本世纪初开始科学 家就已根据当时的条件计算积雪面积并绘制雪盖图，目的是模拟和推算积雪消融对河川径 流的贡献。目前雪盖制图大量地应用于雪水文学、气候学以及灾害学研究。其技术手段和发 展可以总结为4个阶段：①利用雪线高度推算雪的范围；②利用大地测量获得的照片勾绘出 雪的范围；③利用航空照片绘制雪盖图；④利用各种卫星传感器获得的数字或影像数据绘制 系列雪盖图。 从中可以看出，空间科学技术的不断发展使得雪盖制图的数据源从时空两方面得以保 证，研究对象可以从流域范围扩大到全球范围，也使得应用性逐步拓宽。卫星遥感是目前雪 盖制图应用最为广泛的技术与方法。 3 雪盖信息提取方法 雪盖制图是一个积雪范围的判断过程，也就是雪像元的识别。利用卫星数据进行雪的识 别有以下方法：①目视判读；②多光谱图像分类；③阈值法