基于数字地形的天山山区积雪深度遥感反演研究-水文学及水资源专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Study on the Remote Sensing Invesion of Snow Depth Based on Digital Terrian in Tianshan Mountains A Dissertation Submitted to Shihezi University In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Engineering By Ren Yan-qun (Hydrology and Water Resources) Dissertation Supervisor: Prof. Liu Hai-long May, 2015 二-一---一---一-一-←- 石河子大学学位论文独创 性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果 。据我所知 ，除 文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意 。 研山:才绊倒4 时间: 切1 年 6 月 d 日 使用投权声明 本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主 管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。 有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编 出版。必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本规定。 时间 : 2e[.5 年 4 月 二 日 时间 : ν [ ?年 4 月 7 日 摘要 摘 要 近年来，积雪已经成为研究冰冻圈的主要内容。随着遥感技术不断发展，遥感数据成为积雪的 主要数据来源。被动微波辐射数据由于其高时间分辨率、强穿透性以及以获取等优点，成为大尺度 积雪深度研究的主要数据来源，尤其是对于地形复杂、站点布设不足、资料缺乏的山区，更是一种 精度较高的数据来源。积雪深度水文模型中很重要的参数，是评估雪水资源的重要指标。为了了解 天山山区积雪深度的分布情况，揭示天山山区积雪深度的时空变化规律，本文基于 SSM/I 数据开展 了天山山区积雪深度遥感反演研究。 本研究选用时间序列为 1994 年 11 月到 2010 年 3 月的天山山区 32 个气象站观测的地面日雪深 数据以及对应时间序列的被动微波辐射 SSM/I 亮温数据。根据研究区的土地利用数据，结合研究区 的不同下垫面的微波辐射特征，将下垫面划分为耕地、草地、林地、裸地四类，利用不同频率亮温 差对雪深的敏感性差异，分别建立了这四种地物的积雪深度反演算法。并反演了天山山区的积雪深 度，对天山山区积雪深度的时空变化进行了分析。并且结合研究区的高程、地势起伏度等地形信息， 分析天山山区积雪深度的空间异质性。本研究得到的结论如下： （1）模型计算的误差呈正态分布，主要集中在±6 cm 之间，其中草地的误差最小，仅为 3.71 cm， 林地的误差最大，为 7.25 cm；积雪识别的准确度为 84%；与标准算法相比，本文模型在天山山区具 有更高的精度，但是在雪深较高的区间会存在一定程度的低估雪深。 （2）在 1994~2013 年间，天山山区的积雪深度呈减小的趋势。以天山山脊线为界，在南北皆形 成的高雪深区域，分别是天山中部的伊犁河谷区域和北坡的博尔塔拉地区。在天山东部和天山西南 部的区域，主要是哈密地区和喀什地区，其雪深都很小。最大积雪深度在博格达峰附近的区域，多 在 50 cm 以上，最小积雪深度位于哈密地区，仅有 10 cm。其中最大积雪深度出现在 1 月中旬，为 51 cm。 （3）通过对积雪季每月的积雪深度进行分析，积雪深度的变化时呈单峰状变化，11 月刚进入 积雪季，积雪深度不大，最大积雪深度只有 24 cm；在 12 月份，天山山区进入降雪高频期，大面积 降雪，积雪深度不断加深，最大积雪深度达到 50 cm；到了次年 1 月份，积雪深度继续升高，最大 积雪深度达到 51 cm，1 月也是积雪深度最大的月份；2 月份的积雪分布较 1 月的变化不大，最大积 雪深度为 46 cm；3 月已经是积雪的后期，虽然最大积雪深度为 44 cm。 （4）在高程小于 4500 m 时，积雪深度随着高程的增加，呈增长趋势。但是当高程继续升高， 积雪深度并没有保持增长的状态。最大积雪深度位 51.5 cm。当高程超过 4500 m 时，积雪深度反而 随着高程的增加而呈现出减小的趋势。 （5）地势起伏度与积雪深度呈负相关，地势起伏度越大，积雪深度越小，反之，地势起伏度越 小，积雪深度越大。积雪深度分布与地形的情况密切相关。在地