论文部分内容阅读
积雪作为地球表面的主要地表类型之一,广泛存在于南北极地区以及高海拔山区,而季节性积雪则更广泛的分布于中高纬地区。因此,积雪对全球及局地气候变化、水资源管理和利用、生态环境稳定、农牧业可持续发展以及自然灾害预测具有深远影响。新疆干旱少雨,积雪融水是该地区河流的重要补给源,是干旱区水资源的重要组成部分。同时,积雪也是造成冰雪灾害以及季节性融雪型洪水的主要因素。温度是积雪融化的主导因素,也是模拟预测融雪过程的主要参数。因此,准确、快速、便捷地获取积雪表面温度及其分布情况对于新疆融雪过程的模拟预测、农牧业可持续发展以及水资源管理和利用具有重要的现实意义。遥感技术能够快速、大范围获取地表信息,并已广泛应用于地表温度反演的研究。目前,针对不同类型遥感数据已发展出辐射传输方程算法、单窗算法、普适单通道算法、多角度多通道算法、劈窗算法、温度发射率分离(TES)等一系列温度反演算法。MODIS、Aster和Landsat TM/ETM+数据是地表温度反演研究中较为普遍使用的数据类型。MODIS数据以其较高的时间分辨率和波普分辨率在大尺度的地表温度反演中得到广泛应用。利用MODIS数据反演地表温度过程中,由于MODIS空间分辨率较低,多假设地表类型仅包括裸土、植被和水体三类,而对于积雪期较长的新疆地区而言,冬季大部分地表被积雪覆盖,上述假设不成立。因此,需要建立以积雪为主要下垫面类型的地表温度反演方法,以获得准确、可靠的地表温度信息。本文以毛克彪发展的劈窗算法为理论基础,以MODIS影像为数据源,假定地表下垫面类型包括裸土、植被和积雪三种,将积雪丰度和雪盖率引入比辐射率的计算中,选择符合积雪下垫面温度范围的亮度温度计算方法,进而反演积雪下垫面的地表温度,并对反演结果进行精度检验。最后,阐述了研究区地表温度的空间分异规律,并结合地形、植被、海拔高度、雪盖率等因素予以解释说明。结果表明:(1)利用NDSI-Albedo特征空间求算的积雪丰度精度高于NDSI-NDVI特征空间、软硬分类方法结合方法的求算结果。(2)利用积雪丰度计算比辐射率,进而反演得到的地表温度精度高于以雪盖率作为比辐射率输入参数而求得的地表温度。(3)研究区东北部地区由于积雪覆盖较少,温度较高;南部地区温度整体偏低,最低温度位于中西部及西南部地区。(4)由于阴阳坡接收的光照条件不同,阳坡温度高于阴坡温度;雪盖率较高的地区温度较低,且向雪盖边缘逐渐升高;曾经有较高植被覆盖区域的积雪温度高于曾经低植被覆盖区域,雪盖率反之。本文将积雪丰度、雪盖率引入劈窗算法,使其适用于积雪为主要下垫面类型的地表温度反演,对雪表面温度的空间分异规律进行阐述,并从地形、雪盖率、海拔高度、下覆植被覆盖四个方面探讨形成此分异规律的原因。本研究可以快速、准确获取雪表面温度,为融雪模拟预测、防灾减灾和水资源管理提供可靠的数据支持,为生态环境变化、气候变化的研究提供科学依据。