基于Sentinel-2时序数据的山区积雪识别与面积变化

发布时间：2024-05-14 01:05

　　积雪是全球气候变化的重要指示器,也是中国西北干旱地区重要的淡水资源。卫星遥感由于具有大面积短周期重复观测等特点,已经成为积雪识别与面积变化监测的重要手段。与Landsat TM相比,Sentinel-2影像具有更高的辐射分辨率、光谱分辨率和空间分辨率以及更高的时间分辨率,成为积雪研究的重要数据源。然而,在中小尺度,高分辨率卫星辐射亮度值不仅受大气水汽、气溶胶等大气衰减,受地形遮蔽、坡度、坡向等地形因素的影响,同时也受地表二向反射分布函数(BRDF)影响,从而使得地表信息失真。本文以中国天山中段为研究区,选择2017年5月—2018年4月共20时相Sentinel-2影像,基于数字高程模型(DEM),利用山地辐射传输模型考虑地表BRDF特性基础上对其同步进行大气校正与地形校正预处理,然后综合利用归一化差值积雪指数(NDSI)以及积雪在绿波段、近红外波段的反射率阈值法精确提取积雪覆盖信息,有效剔除了水体、浓密植被、阴影和辐射亮度较低像元对积雪识别的影响。同时,结合历史天气资料,重点分析了1年内研究区积雪面积变化特征。本研究对积雪消融引起的地表反射率和能量平衡变化以及陆地生态环境等研究具有重...

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【部分图文】：

图1研究区概况

为了分析研究区积雪空间分布在一年中的时序变化，选择了2017年5月14日—2018年4月14日云量少于15%的Sentinel-2L1C共20景影像，其中，Sentinel-2A11景，Sentinel-2B9景。利用天气网(www.tianqi.com)可以查询研究区温度....

图2Sentinel-2波谱响应函数与典型的大气透过率曲线(点线)

图1研究区概况1.3山区积雪识别原理

图3基于Sentinel-2的山地积雪识别流程图

其中，d、LTOA、Lp、Edir、Edif、Eref、Tv和Ts分别表示平均日地距离改正系数、TOA辐射亮度、程辐射、太阳直接辐射、散射辐射、周围地形反射辐射、地表-传感器方向的大气透过率和太阳-地表方向的大气透过率。Vs、E0、cosis、ρterrain和Vterrain分....

图4积雪与云的反射波谱曲线

NDSI通过逐像元对比绿波段与近红外波段反射率差异，能够非常有效地区分积雪与积云像元。然而，水体、浓密植被的NDSI值也非常高，单一的积雪指数结果中还混杂着水体与浓密植被信息。因此，为了有效剔除这些地物提高积雪判识精度，还需要在绿波段和近红外波段分别设定阈值。由于水体在近红外反射....

本文编号：3972970