山地冰川表面运动雷达遥感监测方法研究

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1、密级博士学位论文出垫进』!I麦面运动重述置盛监捌友洼班宜作者姓名：目世耋指导教师：韭生丕班冠虽主国辩堂瞳受盛量熬芏地韭班珏匿学位类别：堡堂丝±学科专业：地图堂皇丝强值恳基蕴培养单位：生国越堂院置盛皇数星丝蔓班冠压二零一三年五月Y．anShiyongSupervisor：AcademicianGuoHuadongADissenatiOnSubmittedtoUniVersityofChineseAcademyOfSciencesInpartialfu砌mentoftherequirementForthede

2、greeofDoctorofPhiIosophyinCartographyandGeographicalInformationsystemsTheInst咖teofRemoteSensingandDigitalEarth，ChineseAcademyofSciencesMay，2013㈣盟煳学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文研究做出重要贡献的个人和集

3、体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者虢厂司世鸟嗍加侈年衫月刍日学位论文使用授权说明本人完全了解培养单位关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照培养单位要求提交学位论文的印刷本和电子版；培养单位有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；培养单位可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，培养单位可以公布论文的部分或全部内容。(保密论文在解密后遵守此规定)，⋯名：厂司哆黜名：致谢本文研究受到国家973计划“空间观测全球变化敏感因子

4、的机理与方法"f课题号：2009CB723900)和国家自然科学基金重大国际合作项目“全球环境变化遥感对比研究”(课题号：41120114001)的资助，在此致以衷心感谢。闰世勇中国科学院遥感与数字地球研究所2013年5月7日摘要山地冰川是冰冻圈的重要组成部分，是气候变化的敏感响应因子之一，长期以来一直倍受各国科学家关注。随着冰川学和遥感技术的不断发展，现代冰川的研究重点已经不仅仅局限在冰川面积和体积的变化上，越来越多的研究者把目光投到冰川运动研究方面。山地冰川表面的运动信息是研究冰川运动空间分布及其演变

5、过程的基础，同时也是山地冰川动力学模型研究的重要组成部分，因此，精确的冰川表面运动分布场的获取是开展山地冰川监测的重要内容。然而，由于山地冰川区所处的地理位置和恶劣的自然环境，使传统实地测量和光学遥感方法在山地冰川运动监测中都受到了严重限制，雷达遥感则凭借其全天候、全天时的数据获取能力，可以在云雾雨雪等恶劣天气条件下持续工作，逐渐成为山地冰川运动研究的重要手段之一。论文文主要对基于雷达数据强度信息和相位信息的山地冰川表面运动提取算法一像素跟踪算法和差分干涉测量方法一及其在典型山地冰川运动监测中的应用开展了

6、深入研究。与大陆冰盖面积大分布集中、表面平缓和运动相对缓慢不同，山地冰川具有分布区域广、冰川规模较小且数量多和表面运动复杂等特点，它们给常用的遥感冰川表面运动提取方法带来的不利影响，如冰川表面采样点少、初始位移变化大、运动提取不完全、噪声干扰严重和冰川表面失相干等。而且，山地冰川区的复杂地形除了会在像素跟踪算法中引入额外的误差外，还会进一步降低全局形变参数估计的准确性。为了克服山地冰川运动研究中的不足，文中利用多尺度和非规则化方法改善了像素跟踪算法的数据处理流程，并基于随机采样一致性删SAC)的方法提高了

7、全局形变参数的估计精度。同时，分析了山地冰川区地形起伏给像素跟踪算法带来的影响以及冰川表面运动造成的干涉测量失相干现象，并提出了相应的补偿和改进方法，减少了山地冰川区地形起伏以及山地冰川表面复杂运动对冰川运动提取算法的影响，从而有效地提高了山地冰川表面运动信息提取的准确度。论文最后，利用改进的像素跟踪算法及其地形起伏校正方法和基于弹性模型的差分干涉测量方法，获取并分析了青藏高原部分典型山地冰川表面运动的分布情况。本文的主要研究工作和创新成果包括以下几个方面：(1)．在介绍像素跟踪算法基本原理和数据处理流程

8、的基础上，提出了基于非规则格网和多尺度的改善方法，减弱了初始偏移和噪声对其结果的影响，提高了像素跟踪算法的可靠性和冰川表面采样点数量；并通过研究归一化互相关算法中模板窗口和搜索窗口大小变化对像素跟踪算法结果的影响，对相应参数进行了优化选择，进而提高了结果的准确性和计算效率。∽．由于卫星轨道和姿态等差异会在像素跟踪算法结果中引入一个全局形变量，所以，准确去除该全局形变量成为像素跟踪算法中至关重要的一步，也是其获取高精度运动监测结