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双站InSAR和ICESat-2测高相结合的西昆仑山近20年冰川物质平衡变化监测

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测绘学报 2023年第6期52卷 917-931页

作者：李涛李超沈翔江利明汪汉胜李刚林珲中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 中国科学院大学北京100049 中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519000 江西师范大学地理与环境学院江西南昌330027

山地冰川物质平衡是研究冰川变化的重要参数。自21世纪初,全球气候变暖背景下大部分山地冰川消融加速,而青藏高原西昆仑山冰川却呈现稳定甚至冰量增加趋势,被认为是“喀喇昆仑异常”的中心,但该地区近年来冰量变化是否仍延续正平衡趋势... 详细信息

山地冰川物质平衡是研究冰川变化的重要参数。自21世纪初,全球气候变暖背景下大部分山地冰川消融加速,而青藏高原西昆仑山冰川却呈现稳定甚至冰量增加趋势,被认为是“喀喇昆仑异常”的中心,但该地区近年来冰量变化是否仍延续正平衡趋势还存在一些争论。因此,本文利用新近发布的ICESat-2卫星测高和TanDEM-X 90m DEM数据,定量估算了2013—2019年间西昆仑山冰川厚度变化和物质平衡,并结合SRTM DEM、冰流速资料和Landsat光学影像分别分析了该地区近20 a冰川物质平衡变化趋势、冰川跃动情况和冰川面积变化。结果表明:①2013—2019年间,西昆仑山大部分冰川仍处于积累或平衡状态,物质积累速率为0.228±0.055 m w.e./a;②近20 a内,冰川整体呈正平衡趋势,但2013—2019年冰川物质年均积累速率大于2000—2013年(0.173±0.014 m w.e./a);③2013年后,冰川跃动仍广泛分布,发现5Y641F0046冰川首次发生跃动,西昆仑冰川东支和5Y641F0073冰川近20 a内一直处于活跃期,中峰冰川由2013年前的活跃状态转为静止且冰量开始增加。

关键词： ICESat-2 双站InSAR 西昆仑山冰川物质平衡冰川跃动

基于icesat和ICESat-2激光测高数据估算2003—2019年格陵兰冰盖物质平衡

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地球信息科学学报 2022年第3期24卷 558-571页

作者：李晴烁柯长青张杰范宇宾沈校熠南京大学地理与海洋科学学院南京210023 自然资源部第一海洋研究所青岛266061

格陵兰冰盖是影响全球气候变化的重要因素之一,其微小变化会引起海平面的显著变化,因此定量研究其物质平衡具有重要的科学意义。利用最新发射的ICESat-2卫星激光测高数据(2018年11月至2019年9月),联合icesat数据(2003年2月至2009年10月)... 详细信息

格陵兰冰盖是影响全球气候变化的重要因素之一,其微小变化会引起海平面的显著变化,因此定量研究其物质平衡具有重要的科学意义。利用最新发射的ICESat-2卫星激光测高数据(2018年11月至2019年9月),联合icesat数据(2003年2月至2009年10月),估算2003年2月至2019年9月格陵兰冰盖物质平衡。首先通过交叉点法得到冰盖表面的高程变化,再根据积雪堆积、表面融化和动力变化等物理过程计算密度值,最后经过粒雪含量、冰后回弹和弹性回弹校正计算物质平衡,并针对不同的冰川水文流域进行空间差异性分析。结果表明:(1)2003—2019年格陵兰冰盖主体的平均高程变化为-11.27±0.83cm/yr;(2)高程2000 m以下的冰盖呈较大的消融趋势,高程最大消融速率为-6.0 m/yr,总体积变化速率为-206.0 km^(3)/yr,2000 m以上的冰盖呈上升趋势,高程最大累积率为1.1 m/yr,总体积变化率为14.2 km^(3)/yr;(3)校正后触地冰的总物质平衡为-195.2±13.1 Gt/yr,其中东南部和西北部流域消融量较大,仅有东北部流域呈累积趋势;(4)2003—2019年格陵兰温度整体处于上升趋势,最大变化率为0.8 K/yr,降水在东部和西北部呈下降趋势,最大变化率为-0.1 mm/yr,在一定程度上加速了冰盖消融。

关键词：高程变化物质平衡 ICESat-2 icesat 激光测高交叉点分析格陵兰冰盖触地冰

ICESat-2 ATL 08地形产品精度验证:以西班牙为例

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Journal of Central South University 2022年第1期29卷 226-238页

作者：朱珺阳攀峰李毅谢雁州付海强 China Energy Engineering Group Hunan Electric Power Design Institute Co. Ltd.Changsha 410007China School of Geoscience and Info-physics Central South UniversityChangsha 410083China

新一代星载激光雷达(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite-2;ICESat-2)于2018年9月15日成功发射。ICESat-2丰富了星载激光雷达数据种类,为大范围地形制图和大地测量提供了新的控制点数据。然而,ATL 08地形估计值的准确性尚未在大规... 详细信息

新一代星载激光雷达(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite-2;ICESat-2)于2018年9月15日成功发射。ICESat-2丰富了星载激光雷达数据种类,为大范围地形制图和大地测量提供了新的控制点数据。然而,ATL 08地形估计值的准确性尚未在大规模和复杂地形条件下进行全面评估。本文旨在大范围定量评估ICESat-2 ATL 08地形估计值的精度情况。将ICESat-2 ATL 08地形估计值与高精度机载LiDAR数字地形模型(DTM)进行比较,并分析了采集时间、植被覆盖类型、地形坡度和季节变化对地形估计精度的影响。通过分析得出以下结论:1)白天获取的地形产品数据的平均误差和均方根误差比夜间分别高0.22 m、0.59 m;2)有植被覆盖地区的ATL 08地形估计值精度要低于非植被覆盖地区;3)ATL 08地形估计值精度与坡度呈现反比关系,当坡度大于30°时,高程误差显著增大;4)夏季和冬季获取的ATL 08产品数据的精度在非植被区无明显差异,而在植被区冬季数据精度明显优于夏季数据。本文将为用户选取和应用ICESat-2产品数据提供有益指导。

关键词： ICESat-2 ATL 08地形估计值精度分析复杂地形森林覆盖类型

Sentinel-2和ICESat-2密集时序数据反演浅平型内陆湖泊水量变化

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测绘学报 2023年第12期52卷 2078-2088页

作者：吴浩儒李均力包安明张久丹马英莲中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 新疆遥感与地理信息系统应用重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆维吾尔自治区测绘科学研究院新疆乌鲁木齐830002

干旱区内陆尾闾湖泊由于湖盆地形浅平、岸线复杂等特点,采用传统的水位-面积关系法难以反演高精度的水量变化信息。本文提出了一种基于密集时序ICESat-2和Sentinel-2数据反演浅平型内陆湖泊湖盆地形和重建水量时序的方法。本文方法利用... 详细信息

干旱区内陆尾闾湖泊由于湖盆地形浅平、岸线复杂等特点,采用传统的水位-面积关系法难以反演高精度的水量变化信息。本文提出了一种基于密集时序ICESat-2和Sentinel-2数据反演浅平型内陆湖泊湖盆地形和重建水量时序的方法。本文方法利用浅平型湖泊季节性变化显著的特性,筛选和计算不同时期湖盆内非水面区域的所有ICESat-2激光光子点的高程信息,并根据水面等高的特性内插得到Sentinel-2不同时相水面线的高程信息,在此基础上通过这些加密的高程点构建高精度湖盆地形信息,并结合水面时序重建湖泊的水量变化。以新疆塔里木河尾闾台特玛湖为试验区,基于132期Sentinel-2卫星影像和28个时相的ICESat-2激光脉冲数据,重建了2016—2022年的湖泊水量时序。结果表明,本文方法获取的湖盆地形高程中误差为0.103 m,可为无资料浅平型湖泊水量信息的时序重建提供一种思路。

关键词：湖盆地形内陆湖水量时序重建 ICESat-2

利用ICESat-2 ATLAS&JL-1反演输电线走廊附近森林冠层高度

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应用科学学报 2022年第5期40卷 809-819页

作者：蔺昊宇巫兆聪孙小虎武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 国网经济技术研究院有限公司北京102209

针对ICESat-2 ATL08产品含有较多噪声光子和树高粗差的问题,设计了利用光子数量、光束能量和地表覆盖等特性进行光子滤波和粗差剔除的方法;研究了从高分辨率多光谱数据各波段反射参数和提取的NDVI、RVI、SAVI、MSAVI、PVI植被指数与激... 详细信息

针对ICESat-2 ATL08产品含有较多噪声光子和树高粗差的问题,设计了利用光子数量、光束能量和地表覆盖等特性进行光子滤波和粗差剔除的方法;研究了从高分辨率多光谱数据各波段反射参数和提取的NDVI、RVI、SAVI、MSAVI、PVI植被指数与激光测高数据之间的相关关系,对比分析了多元回归和随机森林模型反演的有效性和精度。结果表明,随机森林模型可以获得较高的树高反演精度,以浙江省杭州市临安区输电走廊进行的反演实验获得了RMSE=2.84 m的结果,结合电力数据制作的树高隐患图可以为输电设施安全隐患排查提供辅助决策。

关键词： ICESat-2 ATL08 吉林一号影像输电走廊森林冠层高度

ICESat-2/ATLAS数据地面高程及植被冠层高度反演精度验证

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森林工程 2023年第3期39卷 1-11页

作者：张丛凯于颖东北林业大学林学院哈尔滨150040 森林生态系统可持续经营教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

为验证新一代冰、云和陆地高程卫星ICESat-2/ATLAS陆地与植被高程产品(Land and Vegetation Height)ATL08数据地面高程和植被冠层高度的反演精度,以ICESat-2/ATLAS ATL08产品为研究对象,以黑龙江省帽儿山国家森林公园为研究区域,以高精... 详细信息

为验证新一代冰、云和陆地高程卫星ICESat-2/ATLAS陆地与植被高程产品(Land and Vegetation Height)ATL08数据地面高程和植被冠层高度的反演精度,以ICESat-2/ATLAS ATL08产品为研究对象,以黑龙江省帽儿山国家森林公园为研究区域,以高精度机载激光雷达数据及样地实测数据为参考,分析不同波束强度、时间、坡度及植被覆盖度下地面高程和植被冠层高度反演精度差异。研究表明,1)对地面高程来说,ATL08强波束的反演精度均方根误差(RMSE)为1.9 m,平均绝对误差(MAE)为1.1 m,弱波束的精度RMSE为4.1 m,MAE为2.0 m;2)对植被冠层高度来说,以高精度机载激光雷达数据提取冠层高度为参考,强波束的反演精度RMSE为2.7 m,MAE为2.3 m,弱波束RMSE为5.4 m,MAE为3.7 m。以样地实测树高数据为参考,夜间所有波束精度RMSE为1.8 m,MAE为1.6 m;3)随着坡度从0°增加到20°以上,地面高程反演精度的RMSE从2.3 m增大到7.7 m,植被冠高反演的RMSE从3.8 m增大到10.4 m;4)中低植被覆盖度范围(0%~80%)内,ATL08产品能较好地测量出地面高程,RMSE均小于1 m。高植被覆盖度(80%~100%)区域反演精度RMSE为3.5 m。在中等植被覆盖范围(40%~80%)内,ATL08产品能较为准确地测量出植被冠层高度,RMSE为2.6 m。植被覆盖度过高(80%~100%)或者过低(0%~40%),其精度都会下降,RMSE为4.6 m和3.3 m。ATL08数据反演地面高程和植被冠层高度的精度强波束优于弱波束,夜晚波束优于白天波束,夜晚强波束精度最高。随着坡度的增加,不同波束的地面高程和植被冠高反演误差均逐渐增大,坡度越大误差越大。地面高程反演在中低植被覆盖度情况下较为准确,植被冠层高度反演精度在中等植被覆盖度情况下达到最高。

关键词： ICESat-2 ATL08 地面高程植被冠层高度精度验证

ICESat-2激光雷达数据海面信号光子提取和海浪要素反演方法

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应用海洋学学报 2024年

作者：杨鑫科赵辽英张华国自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室杭州电子科技大学计算机学院

ICESat-2(Ice, Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时，可以检测到被海面反射回的微弱光子信号，其反映了海面的起伏状态，但同时也... 详细信息

ICESat-2(Ice, Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时，可以检测到被海面反射回的微弱光子信号，其反映了海面的起伏状态，但同时也包含了设备噪声、大气颗粒散射噪声、背景干扰噪声等大量噪声光子。本研究提出了一种新的海面信号光子提取和海浪要素反演方法，首先将原始ICESat-2数据沿垂直方向均匀分段，统计各段内光子数，对其进行高斯拟合和迭代中值滤波，确定精确的海面光子上下界，从而提取出海面信号光子。进一步采用支持向量回归拟合，提取瞬时海面轮廓。在此基础上，利用频谱分析方法计算出有效波高和初步海浪峰值波长，通过对同步的强弱激光束相位相干分析，估算海浪波向，并修正海浪峰值波长和计算海浪峰值周期。对来自好望角和萨摩亚海域的24条轨道ICESat-2数据进行海面光子提取和海浪要素反演，并将结果与ERA5再分析数据进行对比验证。结果表明，海浪有效波高、波向和峰值周期的均方根误差（RMSE）分别为0.12 m、28.58°和0.48 s，表明该方法具有较高的海浪要素反演精度，具备进一步探索更大范围的激光雷达数据海浪要素提取和分析潜力。

关键词： ICESat-2 光子计数激光雷达海面信号光子提取海浪要素反演

基于ICESat-2卫星测高数据的呼伦湖水位变化监测

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干旱区研究 2023年第9期40卷 1438-1445页

作者：刘军彦王世杰兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室甘肃兰州730070 甘肃大禹九洲空间信息科技有限公司院士专家工作站甘肃兰州730050

草原湖泊水位变化预示着草原生态环境的变化,是草原生态变化的重要指标。利用2018年11月—2022年1月ICESat-2卫星的ATL13全球内陆水体数据,构建呼伦湖高精度水位变化序列。使用DAHITI、Hydroweb和G-REALM水位数据进行结果验证。依据湖... 详细信息

草原湖泊水位变化预示着草原生态环境的变化,是草原生态变化的重要指标。利用2018年11月—2022年1月ICESat-2卫星的ATL13全球内陆水体数据,构建呼伦湖高精度水位变化序列。使用DAHITI、Hydroweb和G-REALM水位数据进行结果验证。依据湖泊面积与水位变化关系,构建水位面积关系模型,分析湖泊水位季节性变化特征及外界因素对湖泊水位的影响。研究结果表明:2018年11月—2022年1月,呼伦湖水位整体呈现上升趋势,年均水位上涨率为0.49 m·a^(-1);湖泊每年3—6月水位下降,7—10月水位上涨,11月—次年2月水位稳定。通过与DAHITI、Hydroweb和G-REALM水位数据对比验证可知,ICESat-2卫星监测水位数据稳定,水位序列精度高,均方根误差为9.7cm,结果可靠。ICESat-2卫星水位监测成果结合湖泊水位面积模型,可实现多时段、高精度湖泊水位监测,并计算水位季节性变化时间序列,结果显示,呼伦湖水位季节性特征明显,且年际变化趋势基本稳定,春季至夏季水位下降,夏季至冬季水位上升。湖泊水位变化受外界因素的影响较大,气温升高引起的蒸发量增大是湖泊水位下降的主导因素,气温、蒸发量与水位变化呈现出较强的负相关性;人工注水对湖泊水量的补给使湖泊水位上升,且在2021年注水期内水位上涨趋势明显。

关键词： ICESat-2 卫星测高水位监测影响因素呼伦湖

基于ICESat-2卫星测高的南极冰盖1 km数字高程模型

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极地研究 2023年第3期35卷 383-391页

作者：范艺培王泽民张保军武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉大学中国南极测绘研究中心湖北武汉430079 武汉大学极地环境监测与公共治理教育部重点实验室湖北武汉430079

冰盖的数字高程模型(digital elevation model,DEM)是对冰盖形状的刻画,是研究南极冰盖必不可少的基础数据[1]。然而,受气候变化影响,西南极冰盖发生了剧烈的消融,冰盖的DEM也随之不断地变化。Ice,Cloud and land Elevation Satellite-2... 详细信息

冰盖的数字高程模型(digital elevation model,DEM)是对冰盖形状的刻画,是研究南极冰盖必不可少的基础数据[1]。然而,受气候变化影响,西南极冰盖发生了剧烈的消融,冰盖的DEM也随之不断地变化。Ice,Cloud and land Elevation Satellite-2(ICESat-2)是美国国家宇航局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)于2018年发射的最新一代激光测高卫星,星上搭载的先进地形激光测高系统(Advanced Topographic Laser Altimeter System,ATLAS)对南极冰盖表面进行了高密度的精确观测。本文利用这一观测数据,使用最小二乘拟合法制作了1 km×1 km网格的南极冰盖DEM。使用NASA冰桥(IceBridge)计划采集的机载激光雷达测高数据评估发现,随着冰盖表面坡度的降低,该DEM的精确度逐渐提高。整体来看,该ICESat-2 DEM与IceBridge高程数据的差值的中位数、均方根和十分位距分别为–0.45 m,17.51 m和17.93 m。在不同坡度范围内,该ICESat-2 DEM的精确度均优于前人基于ICESat-2数据所得到的南极冰盖的DEM。

关键词：数字高程模型 ICESat-2 南极冰盖