基于landsat―8oli影像的南伊内里切克冰川运动速度提取与分析

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1、基于Landsat—8OLI影像的南伊内里切克冰川运动速度提取与分析摘要：当前全球气候变化问题被日益关注，冰川作为气候变化的敏感指示器之一，对分析气候变化过程有重要科学意义。冰川表面运动是冰川的一个重要基本体征，它能够及时快速地反映冰川动态变化信息，为研究冰川对气候变化的响应提供了有效途径。本次研究以天山南伊内里切克冰川为研究对象，利用Landsat-8OLI卫星影像，采用归一化互相关算法对2013-2016年的四期遥感影像进行分析处理，得到冰川表面的速度时空分布。通过分析得出，该冰川具有以下运动特征：冰川的轴部是冰川运动的主流线，在冰川轴线

2、上，速度呈现先增大后减小的趋势，最大速度出现在平衡线附近；流速在轴部最大，在两侧呈现减小的趋势；2013-2016年间，该冰川主体流速约为34cm/d，呈现出较稳定的态势。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研宂使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：光学遥感；相关性分析；COSI-Corr；冰川流速中图分类号：P343.6文献标志码：A文章编号：2095-2945(2017)20-0008-031概述全球气候变化是当今科学

3、研究的热点问题。冰川作为冰冻圈系统的主要组成部分之一，也是天然的气候变化指示器，为了解水资源现状提供了研究途径［1］。迄今为止，前人的研究区域大多集中在南极和格陵兰两大冰盖等地区［2-4］，但只右少数研究是关于内陆山岳冰川的。谢自楚等在珠穆朗玛峰地区科学考察报告中指出，我国大多数的冰川数据资料都是于1960-1980年间获取的［5］;王欣等通过进一步研究，发现目前我国对于冰川的连续监测，仅局限于天山乌鲁木齐河源1号冰川等少数几条冰川［6］。而对于其他的冰川覆盖地区，则缺乏对它们运动的深入研究。目前，冰川表面运动速度的提取主要有两种方式。一种是

4、实地花杆数据测量［7］，这种方法的精度高，但是受时间和空间的局限性比较大;另一种方法则基于遥感影像进行提取［8］，相比传统野外实测方法，遥感获取冰川表面流速具有快速和成本低的优势，对于大面积的以及人类难以踏足的冰川地区，利用遥感影像的方式获取冰川表面速度的优势更加明显。2研究区介绍托木尔峰地区南伊内里切克冰川（SouthInilchekGlacier，中国冰川编目编号：5Y673K1；42°12.5ZN,80°12.2'K）是我国典型的树枝状山谷冰川，冰川长约60.5千米，面积约567.2平方千米，是中低纬度区域长度超过50千米的八大冰川之一

5、，图1是研究区域示意图。3研究方法3.1基本原理对不同时期天山冰川的遥感影像进行相关性分析，进而提取同名像点的位移。经过图像预处理之后，可以去除太阳辐射、轨道偏差、地形影响等误差。再利用归一化互相关算法得到的同名像点的东西向和南北向位移，经过合成，就可以得到冰川表面的运动总位移，可以认为就是冰川运动的结果［9］，结合时间可以得到该阶段内冰川的曰平均速度。3.2相关性分析及算法介绍归一化互相关算法（NCC，NormalizedCrossCorrelation）［10］，也被称为泊松系数法或者归一化相关系数法。对于归一化互相关算法的表达式定义如下

6、：其中，f（X，y）搜索影像的搜索窗n，g（x，y）是原始影像的模板窗口，u，V是坐标的偏移景，U，V）是两个窗口各自的灰度平均值。如图2所示，m,n为模板窗口的长和宽，M,N是搜索窗口的长和宽，搜索窗口一般大于模板窗口。归一化处理能够增强该算法的鲁棒性，减少其他因素对相关系数带来的影响，同时降低相关系数范围对像特征的依赖［11］在矩阵NCC（u，v）中，值为1的点表示搜索窗口中该点及其周围像素与模板窗U完全相同；值为-1的点表示搜索窗U中该点及周围像素与模板窗口完全相反。所以，通过选取值最大的点即可初步获得特征点的同名点，之后可以根据图像的

7、坐标信息，计算出关键点的位移［12］。4数据选择与处理与其他遥感影像数据相比，Landsat系列数据价格较低，获取途径多，分辨率较高时问序列较长的Landsat影像适合大区域长周期的冰川变化研究［13］。本次研究选用了4组Landsat-8OLI影像，用来反演冰川的表面速度。孔繁司［14］等在对四款常用的光学影像运动软件进行比较后发现，⑶Sl-Corr?件作为一款基于图像配准和相关系数计算的软件，该软件的配准精度可达到0.1个像元，因而获取到的冰川运动速度精度较高，而且花费的时间也较短。在计算最大相关系数时，采用频率域算法，参考窗口设为128

8、,搜索窗口设为32。将位移数据分成了3个图层：东西向位移、南北向位移以及信噪比(SignalNoiseRatio,SNR)。为了提高研究结果的可信度，对窗门内的像素