[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于MODIS地表溫度的多年凍土圖自動(dòng)更新方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310331883.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103399322A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉有華;李新
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S17/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S17/89
• 代理公司: 蘭州中科華西專(zhuān)利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種應(yīng)用遙感地表溫度更新多年凍土圖的方法。

背景技術(shù)

凍土一般是指溫度在0℃或0℃以下，并含有冰的各種巖土和土壤。按土的凍結(jié)狀態(tài)保持時(shí)間的長(zhǎng)短，凍土可分為多年凍土和季節(jié)凍土，其中，多年凍土是指土的凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)存在兩年或兩年以上。一般認(rèn)為，中國(guó)多年凍土面積約為172萬(wàn)平方公里，其中，高緯度和高海拔多年凍土接近136萬(wàn)平方公里（?Li,?X.,?Cheng,?G.D.,?Jin,?H.J.,?Kang,?E.S.,?Che,?T.,?Jin,?R.,?Wu,?L.Z.,?Nan,?Z.T.,?Wang,?J.,?Shen,?Y.P.?2008.?Cryospheric?Change?in?China.?Global?and?Planetary?Change,?62(3-4):?210-218.），是世界上中高海拔多年凍土面積最大的國(guó)家。

凍土環(huán)境與人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著密切的關(guān)系，凍土區(qū)的工程建設(shè)、凍土區(qū)的自然資源開(kāi)發(fā)利用、凍土區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)都需要精確的多年凍土分布圖。因此，凍土狀態(tài)是地理國(guó)情調(diào)查的重要內(nèi)容。另一方面，中國(guó)處于一個(gè)對(duì)全球變化相對(duì)敏感的區(qū)域，全球變化及人類(lèi)活動(dòng)引起的多年凍土加劇變化，需要一套準(zhǔn)確、快速的多年凍土分布圖更新技術(shù)和方法。

中國(guó)在不同時(shí)期出版過(guò)多個(gè)區(qū)域和全國(guó)多年凍土分布圖，包括1977年的1：200萬(wàn)東北大小興安嶺多年凍土圖（郭東信，王紹令，魯國(guó)威?等。東北大小興安嶺多年凍土分區(qū)。冰川凍土，1981a,?3:?3-11.）；1981年的1：60萬(wàn)青藏公路沿線(xiàn)多年凍土圖（郭東信，青藏公路沿線(xiàn)多年凍土圖。冰川凍土，1981b,?3(1):76-77）；1：300萬(wàn)青藏高原多年凍土圖（李樹(shù)德，程國(guó)棟。青藏高原凍土圖。蘭州：甘肅文化出版社，1996.）；1：400萬(wàn)中國(guó)凍土分布圖（徐敩祖，郭東信。1：400萬(wàn)中國(guó)凍土分布圖的編制。冰川凍土，1982,?4(2):?18-24.）；988年出版的1：400萬(wàn)中國(guó)冰雪凍土圖（施雅風(fēng)，中國(guó)冰雪凍土圖（1：400萬(wàn)）（第一版）。北京：中國(guó)地圖出版社。1988；米德生。《中國(guó)冰雪凍土圖》（1：400萬(wàn)）的編制，冰川凍土，1990,?12(2):?175-181.）；1：1000萬(wàn)中國(guó)凍土區(qū)劃與類(lèi)型圖（周幼吾，中國(guó)凍土，北京:?科學(xué)出版社，2000.）和1：400萬(wàn)中國(guó)冰川凍土沙漠圖（王濤，中國(guó)冰川凍土沙漠圖（1：400萬(wàn)），北京：中國(guó)地圖出版社，2006.）。所有這些研究工作都較好的總結(jié)了中國(guó)凍土的分布概況。但存在兩個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。一是數(shù)據(jù)有限，這些凍土圖使用的數(shù)據(jù)非常有限且不一致，制圖標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以比較。現(xiàn)存的這些凍土圖通常依賴(lài)于氣象數(shù)據(jù)，最常用的是氣溫，但在多年凍土區(qū)，如青藏高原西部，氣象觀測(cè)站非常有限，有限的數(shù)據(jù)導(dǎo)致確定的多年凍土邊界有很大的不確定性。另一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是制圖方法落后。過(guò)去一般是根據(jù)年平均氣溫觀測(cè)與有限的鉆孔探明的多年凍土存在狀態(tài)建立關(guān)系，結(jié)合地形、植被，依靠人力來(lái)綜合判斷多年凍土是否存在。制圖過(guò)程摻雜著較多的主觀性，導(dǎo)致不同時(shí)期的凍土圖具有不同的制圖尺度，而且很難用于評(píng)價(jià)多年凍土的變化。

近年來(lái)，衛(wèi)星遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和許多遙感地表溫度產(chǎn)品的發(fā)布，為解決以上問(wèn)題帶來(lái)了契機(jī)。熱紅外遙感提供了對(duì)地表溫度的高時(shí)空分辨率直接測(cè)量，特別是2001年以來(lái)，MODIS衛(wèi)星提供了每天四次空間分辨率為1km的全球地表溫度產(chǎn)品，為遙感時(shí)代凍土穩(wěn)定性制圖提供了豐富的數(shù)據(jù)源。但是，MODIS利用熱紅外波段觀測(cè)地表溫度，其容易受云的影響，而且遙感觀測(cè)是瞬時(shí)的，沒(méi)有充分利用每一次MODIS地表溫度觀測(cè)。如MODIS的Aqua和Terra衛(wèi)星一天共有四次地表溫度觀測(cè)，而在?Hachem,?S.,?Allard,?M.,?and?Duguay,?C.,?2009.?Using?the?MODIS?Land?Surface?Temperature?Product?for?Mapping?Permafrost:?An?Application?to?Northern?Quebec?and?Labrador,?Canada.?Permafrost?and?Periglacial?Processes,?20(4):?407-416.的方案中只用了兩次，且沒(méi)有考慮上下午星的差別，在恢復(fù)缺失數(shù)據(jù)過(guò)程中也沒(méi)有考慮空間像元的影響。

如何高效的恢復(fù)受云影響的地表溫度并估計(jì)得到凍土制圖所需的年平均地表溫度，是MODIS地表溫度產(chǎn)品應(yīng)用于多年凍土分布圖更新的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容