复杂山区MOD10A1积雪面积数据精度变化研究

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积雪是地表最活跃的自然要素之一,具有高反射率、低导热率及融雪水文效应等特点。我国大部分积雪主要分布在青藏高原、北疆及东北地区等高海拔山区,就流域尺度而言,山区积雪的积累和消融对区域天气和水资源平衡、生态环境具有重要影响,进而影响区域经济社会的发展。因此,积雪范围的准确提取是积雪研究的基础,具有重要的研究意义。遥感技术的出现和发展促进了雪盖制图的效率和精度的提高。目前MODIS积雪面积产品是应用最广泛的积雪面积数据。本文借助Landsat8高分辨率遥感影像,通过地形校正和SNOWMAP方法得到积雪面积的“真值”数据,选取了青藏高原东北部的黑河上游研究区共27期MOD10A1积雪面积数据,利用空间统计分析方法分别对MOD10A1二值雪盖面积数据(SCA)和积雪面积比例数据(FSC)的总体精度进行验证和评价,同时,研究了复杂山区不同因素对MOD10A1积雪面积比例数据精度的影响规律,分析了各因素与精度的关系和高精度数据的空间分布特征。通过本文研究发现:经地形校正之后利用SNOWMAP方法识别的Landsat8积雪范围与实际积雪范围很接近,能够很好的表示积雪的真实面积,可以作为“真值”使用;晴空状态下黑河上游山区MOD10A1二值雪盖面积数据的平均总体精度不到80%,kappa系数平均值为0.4,MOD10A1雪盖图与Landsat8雪盖图的吻合程度一般;综合27期数据,积雪面积比例数据的绝对误差在20%左右,与“真值”数据的相关系数达到0.67,说明该地区的MODIS积雪面积数据的精度较高。研究还表明:MOD10A1 FSC值对MOD10A1积雪面积比例数据精度的影响较大,FSC值越大,误差越小,在FSC值大于50%之后,相对误差的期望和方差明显减小;植被覆盖度较小时,相对误差较小的像元集中程度高,在土地类利用型类型为水体、冰川、苔原、草甸及裸地时,积雪面积比例数据的精度较高,而针叶林、灌丛、草原、农田、城镇等地区精度相对较低;海拔相对较低时对MOD10A1积雪面积比例数据精度的影响比高海拔区间明显,总体上,随着海拔升高,精度逐渐提高,但在海拔4000m之后,精度趋于稳定;坡度与MOD10A1积雪面积比例数据的精度基本上呈简单的负变化,尤其是在坡度大于35°之后,精度下降严重,在地形平坦地区,精度明显较高。经过高精度数据空间分布特征的分析,进一步确定了各因素与MOD10A1积雪面积比例数据精度的关系,为数据的选择和精度的预估提供判断依据。
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