Влияние сезонного промерзания и оттаивания на точность выделения ледниковых озёр с использованием SAR — на примере Гунцзо и Ланцзо

WU Renzhe ,  

LIU Guoxiang ,  

CAI Jiaxin ,  

摘要

В условиях глобального потепления риск прорыва ледниковых озёр, вызванного их расширением, усиливается, и постоянный, точный мониторинг ледниковых озёр стал ключевым для предотвращения бедствий. В настоящее время синтетическая апертурная радиолокация (SAR) широко применяется в исследованиях ледниковых озёр в сложных горных районах благодаря своим уникальным преимуществам - круглосуточной и всепогодной работе, а также способности проникать через облака и туман; её высокая временная разрешающая способность позволяет отслеживать сезонные динамические изменения ледниковых озёр. Однако влияние сезонного промерзания и оттаивания на характеристики обратного рассеяния SAR, приводящее к ошибкам распознавания, рассмотрено недостаточно, что ограничивает точность извлечения ледниковых озёр с помощью SAR. В данной работе в качестве экспериментальных площадок выбраны озёра Гунцзо и Ланцзо, для которых проведён совместный анализ данных Sentinel-1 SAR и многоспектральных оптических изображений с целью анализа изменений площадей озёр в 2020 году и изучения реакции характеристик SAR на процессы промерзания и оттаивания. Результаты показали, что в озере Ланцзо сезонное замерзание встречается редко, площади озёр, выделенные с оптических и SAR изображений, практически совпадают; в озере Гунцзо наблюдаются выраженные сезонные различия в замерзании: площади, выделенные по SAR изображениям, варьируются от 1,85 км² до 2,65 км², тогда как по оптическим изображениям — стабильно от 2,6 км² до 2,8 км². Дальнейший анализ интенсивности SAR и интерферометрической когерентности показал наличие относительно стабильного озёрного льда в Гунцзо в период с ноября по март, что является основной причиной различий в выделении ледниковых озёр между SAR и оптическими изображениями. Основываясь на этом открытии, исследование предложило эффективное разделение водоёмов и льда озёр с помощью эмпирических порогов, проанализировав характеристики интенсивности и когерентности SAR в различных состояниях. Обобщённые результаты мониторинга Гунцзо и Ланцзо свидетельствуют о том, что SAR изображения более применимы для мониторинга ледниковых озёр в тёплый сезон без льда или для озёр, не подверженных значительным сезонным промерзанию и оттаиванию; одновременно комбинация интенсивности SAR и интерферометрической когерентности может эффективно помочь в определении наличия стабильного озёрного льда в ледниковых озёрах.

关键词

ледниковые озёра;эволюция площади;синтетическая апертурная радиолокация;интенсивность обратного рассеяния;поляризационные характеристики;интерферометрическая когерентность;обнаружение стабильного льда

阅读全文