引入第3波段反射率的青藏高原AVHRR-2數(shù)據(jù)亞像元雪填圖研究

引入第3波段反射率的青藏高原AVHRR-2數(shù)據(jù)亞像元雪填圖研究引入第3波段反射率的青藏高原AVHRR/2數(shù)據(jù)亞像元雪填圖研究

摘要：青藏高原作為亞洲大陸最大的高原，其雪水資源對(duì)于四周地區(qū)的氣候和生態(tài)保護(hù)具有重要影響。因此，對(duì)青藏高原雪水資源進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)是十分必要的。本研究利用AVHRR/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以青藏高原為研究區(qū)域，建立了一套基于亞像元雪填圖的反演算法。該算法采用第3波段反射率，結(jié)合不同地表的反照率因子對(duì)AVHRR/2的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)雪覆蓋面積的準(zhǔn)確反演。研究結(jié)果表明，本算法在區(qū)分雪和非雪區(qū)域方面表現(xiàn)良好，可為青藏高原雪水資源的監(jiān)測(cè)提供一種有效手段。

關(guān)鍵詞：亞像元雪填圖；第3波段反射率；AVHRR/2衛(wèi)星；青藏高原；雪水資源

引言

青藏高原的雪水資源對(duì)于亞洲大陸周?chē)貐^(qū)的氣候和生態(tài)保護(hù)至關(guān)重要。然而，受到高地氣候與復(fù)雜的地形條件的限制，傳統(tǒng)的青藏高原雪水資源監(jiān)測(cè)手段存在很大的不足。因此，建立一套精準(zhǔn)的青藏高原雪水資源監(jiān)測(cè)手段十分必要。

航天技術(shù)的發(fā)展為青藏高原雪水資源的監(jiān)測(cè)提供了新的手段。隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不斷更新、傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，利用遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)青藏高原雪水資源成為了一種重要的研究方向。遙感技術(shù)有著顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于青藏高原雪水資源的全面、快捷、精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)，成為青藏高原雪水資源監(jiān)測(cè)的研究熱點(diǎn)之一。

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，亞像元遙感技術(shù)逐漸成為遙感研究的重要手段。亞像元遙感技術(shù)是指將像元進(jìn)行細(xì)分，并利用其空間信息，對(duì)其進(jìn)一步精度提高，以達(dá)到更加準(zhǔn)確的遙感資料處理技術(shù)方法。

本研究基于A(yíng)VHRR/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用亞像元遙感技術(shù)，采用第3波段反射率，結(jié)合不同地表的反照率因子，建立一套亞像元雪填圖反演算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)青藏高原雪覆蓋區(qū)域的精確反演。

研究區(qū)域和數(shù)據(jù)

研究區(qū)域?yàn)榍嗖馗咴?，涵蓋其中的一部分地區(qū)。青藏高原是世界上最適合觀(guān)察和研究氣候和氣象過(guò)程的自然實(shí)驗(yàn)室之一。其地形復(fù)雜，氣候多變，是對(duì)遙感技術(shù)要求極高的地區(qū)。

本研究利用AVHRR/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)，選取了1997年雙月份的數(shù)據(jù)，包括12月19日至31日和1月1日至12日的16幅數(shù)據(jù)。圖1展示了青藏高原研究區(qū)域的AVHRR/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)示意圖。

算法原理

本研究利用第3波段反射率，結(jié)合不同地表反照率因子，建立了一套亞像元雪填圖反演算法。算法原理如下：

1.將AVHRR/2數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，分別進(jìn)行大氣校正、輻射校正和大氣透過(guò)率校正，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為亮溫溫度值。

2.確定合適的反射率閾值，根據(jù)反射率閾值判斷像元為雪覆蓋區(qū)域或非雪覆蓋區(qū)域。

3.根據(jù)不同地表反照率因子，對(duì)雪覆蓋區(qū)域的像元進(jìn)行亞像元細(xì)分。

4.根據(jù)亞像元內(nèi)的反射率值，利用含混函數(shù)進(jìn)行雪與非雪區(qū)域的分類(lèi)。

5.通過(guò)亞像元雪覆蓋面積與像元總面積的比值，估算整個(gè)研究區(qū)域的雪覆蓋面積。

結(jié)果與分析

本研究利用亞像元雪填圖反演算法，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)青藏高原雪覆蓋區(qū)域的精確反演。

圖2展示了本算法反演的青藏高原雪覆蓋區(qū)域示意圖。通過(guò)對(duì)比地表實(shí)際雪覆蓋情況，本算法在精確反演青藏高原雪覆蓋區(qū)域方面表現(xiàn)良好。

同樣，本研究也利用了傳統(tǒng)的雪水資源反演算法對(duì)比分析，結(jié)果表明本算法在雪覆蓋區(qū)域的反演精度方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法。

結(jié)論

本研究利用AVHRR/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)，基于亞像元遙感技術(shù)，建立了基于第3波段反射率的亞像元雪填圖反演算法，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)青藏高原雪覆蓋區(qū)域的精確反演。本算法在區(qū)分雪和非雪區(qū)域方面表現(xiàn)良好，可為青藏高原雪水資源的監(jiān)測(cè)提供一種有效手段。

未來(lái)，本研究將進(jìn)一步完善算法，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集方法，以提升本算法的精度和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值本研究的亞像元雪填圖反演算法是一種基于遙感技術(shù)的精確反演方法，可以有效地應(yīng)用于青藏高原等雪覆蓋區(qū)域的研究。該算法的關(guān)鍵在于利用AVHRR/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)并在第3波段反射率上進(jìn)行精度判斷，在反射率閾值的設(shè)定及雪與非雪區(qū)域的分類(lèi)上具有優(yōu)越性。另外，本算法還通過(guò)對(duì)雪覆蓋區(qū)域的像元進(jìn)行亞像元細(xì)分，通過(guò)含混函數(shù)對(duì)亞像元內(nèi)的反射率進(jìn)行分類(lèi)，從而提高了反演精度。本研究的結(jié)果表明，本算法在反演精度方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法，可以為青藏高原雪水資源的監(jiān)測(cè)提供一種有效手段。未來(lái)，本研究將進(jìn)一步完善算法及數(shù)據(jù)采集方法，以提高實(shí)際應(yīng)用價(jià)值在應(yīng)用方面，本研究所提出的亞像元雪填圖反演算法可以廣泛應(yīng)用于水資源管理、氣候變化研究、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。例如，在水資源管理方面，通過(guò)該算法可以準(zhǔn)確估算青藏高原地區(qū)的積雪覆蓋面積及厚度，預(yù)測(cè)融雪期的來(lái)臨時(shí)間和雪水資源的分配情況，為當(dāng)?shù)氐乃Y源管理提供科學(xué)依據(jù)。在氣候變化研究方面，通過(guò)監(jiān)測(cè)青藏高原地區(qū)的積雪變化情況，可以深入研究氣候變化對(duì)高寒生態(tài)環(huán)境的影響及響應(yīng)機(jī)制，為制定相關(guān)應(yīng)對(duì)策略提供依據(jù)。在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面，通過(guò)監(jiān)測(cè)青藏高原地區(qū)的雪水資源變化情況，可以評(píng)估高寒生態(tài)環(huán)境的健康狀況，制定相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施，保護(hù)青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

未來(lái)，隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)據(jù)源的不斷豐富，本研究的亞像元雪填圖反演算法還有很大的優(yōu)化空間。例如，可以結(jié)合多源數(shù)據(jù)，如Landsat、MODIS等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)源的多樣性和時(shí)空分辨率，從而更準(zhǔn)確地反演青藏高原地區(qū)的雪水資源情況。同時(shí)，本算法還可以結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)，進(jìn)行更為深入的數(shù)據(jù)挖掘和分析，提高對(duì)雪水資源變化的預(yù)測(cè)和管理能力。

總之，本研究的亞像元雪填圖反演算法為青藏高原及其他雪覆蓋區(qū)域雪水資源的監(jiān)測(cè)和管理提供了一種可靠的方法和技術(shù)手段，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景此外，亞像元雪填圖反演算法還可以結(jié)合其他遙感技術(shù)，例如雷達(dá)、光學(xué)鏡頭等，以綜合分析青藏高原及其他雪覆蓋區(qū)域的雪水資源情況。同時(shí)，該算法不僅適用于高山地區(qū)，也適用于平原地區(qū)，例如我國(guó)東北、西北及內(nèi)蒙古等地雪水資源的監(jiān)測(cè)和管理。

在實(shí)踐中，該算法可應(yīng)用于水資源管理、自然災(zāi)害預(yù)防和應(yīng)急救援等領(lǐng)域。例如，在雪災(zāi)、雪崩等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，通過(guò)該算法可以及時(shí)了解災(zāi)害影響范圍和雪水資源變化情況，為應(yīng)急救援提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，在水資源管理方面，該算法可用于制定水資源調(diào)配方案，優(yōu)化水資源利用效率，解決水資源不足問(wèn)題。

總之，亞像元雪填圖反演算法為我國(guó)雪水資源的監(jiān)測(cè)和管理提供了一種可靠、高效、精準(zhǔn)的技術(shù)手段，具有廣闊的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。未來(lái)，隨著遙感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，該算法將不斷得到優(yōu)化和升級(jí)，為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)綜上所述，亞像元雪填圖反演算