1960年代南极早期卫星影像冰流场重建新方法研究

批准号:
41771471
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
乔刚
依托单位:
学科分类:
D0113.遥感科学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔祥斌、冯甜甜、田一翔、米环、叶文凯、程远、郭宋、马旭文、王泽阳
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中文摘要
冰流速是估计南极物质平衡的重要参数,长时间序列的冰流速观测对于评估全球气候变化影响具有重要意义。近代遥感卫星主要获取1973年后的数据,导致对更早期的冰流速参数认识不足。美国解密的第一代胶片卫星数据填补了1960年代的卫星遥感空白,为拓展南极遥感观测时间尺度提供了可能。在已有预研基础上,本项目将突破早期胶片卫星影像成像质量差、姿态数据不足和同时期地面信息缺乏的限制,构建基于核线影像动态视差分解的南极冰流速反演新方法,开发面向极地冰雪环境的弱纹理影像特征提取和密集匹配算法,实现冰流速度由核线影像空间向地面物方空间的投影转换,并进行误差分析,最终建立一套早期胶片卫星影像的现代化摄影测量遥感处理新方法,实现南极冰流场重建。项目将选择典型冰架冰川区域开展实证研究,分析冰流速演化规律。本研究对深化南极冰盖长时序演化过程认知,减少冰盖变化估计不确定性,提升全球海平面上升贡献预测精度等方面具有重要意义。
英文摘要
Ice flow velocity is an important parameter for estimation of Antarctica mass balance, and long time series observations will be of great significance in evaluation of the global change effects. Modern satellite remote sensing began since 1973, resulting in the poor understanding of the earlier ice flow parameters. Declassification of the first satellite imagery in film format by US filled the gaps of satellite data in 1960s, providing the possibility to extend the time scale in Antarctica remote sensing. Based on the basis of pre-research, this project will overcome the limitations of earlier film-based satellite images, such as low imaging quality, insufficient attitude parameters and lack of ground information in the same time period. We will develop a novel approach to interpret the ice flow velocity in Antarctica based on the dynamic parallax decomposition in epipolar image, followed by a dense image matching algorithm for the low-texture images in polar ice-snow environment. We will then transform the parallax displacement of ice flow velocity from epipolar image space to the ground space, followed by the error analysis. Finally, a modern photogrammetric-remote sensing method will be developed for the early film-based satellite imagery, to reconstruct ice flow field in Antarctica. Study areas will be selected in typical glaciers and ice shelves to further verify the proposed method, and analyze the evolution of ice flow velocity. This project is of significance in deep understanding of long time series evolution in Antarctica, reducing the uncertainty of ice sheet evaluation, as well as improving the prediction accuracy on contribution of global sea level rise.
本项目以拓展国际上南极冰盖表面冰流速遥感观测的时间尺度,深化对南极冰盖长时间序列演化过程的认知为目标,针对解密的1960年代早期框幅式侦察卫星DISP影像数据在南极冰盖冰流场重建过程中的难点问题,在进行扫描数据预处理和摄影测量几何定位的基础上,突破了早期胶片卫星影像成像质量差、姿态数据不足和同时期地面信息缺乏的限制,构建了基于核线影像上动态视差分解的冰流速反演新方法,开发了面向极地冰雪环境的弱纹理影像特征提取和密集匹配算法,实现了冰流速度由核线影像空间向地面物方空间的投影转换,并对其进行了误差来源分析和精度评估,最终建立了一套早期胶片卫星影像的现代化摄影测量遥感处理方法以实现极地表面冰流场重建。项目选择了2个南极典型冰架/冰川进行了实证研究,对生成的1960-1980年代冰架和冰川冰流场进行了变化分析。在此基础上,生成了东南极典型区域1960-1980s的冰流速产品,该产品为国际首幅南极早期冰流速产品,填补了国际上早期南极冰流速研究的历史空白,完成了项目的研究目标。.项目组积极参与国内外学术交流合作,在南极冰盖研究分别与国内中山大学、武汉大学、中科院空天院、中科院西北院等单位,以及俄罗斯南北极研究所、圣彼得堡大学、莫斯科国立测绘大学,瑞典哥德堡大学、比利时布鲁塞尔自由大学、新西兰奥塔哥大学等学术机构进行了南极冰流速重建等研究方面的学术交流与合作,参加了多项国内外学术会议,在会上宣读交流了本项目的最新研究进展。.论文成果方面,本项目执行期间发表了项目研究内容相关的期刊SCI论文6篇,国际会议论文4篇;人才培养成果方面,在项目执行期间,参与人崔祥斌由副研究员晋升正高研究员,冯甜甜由讲师晋升副教授,培养了2名博士生、6名硕士生;新项目资助成果方面,以本项目研究为基础获批了2项国家自然科学基金国际合作交流项目,1项上海市自然科学基金面上项目;南极科考成果方面,项目组成员乔刚和崔祥斌依托本项目参加了中国第35和36次南极科学考察。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3390/rs12010036
发表时间:2019-12
期刊:Remote. Sens.
影响因子:--
作者:Gan Qiao;Yanjun Li;Song Guo;W. Ye
通讯作者:Gan Qiao;Yanjun Li;Song Guo;W. Ye
DOI:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117132
发表时间:2021
期刊:Earth and Planetary Science Letters
影响因子:--
作者:Yuan Cheng;Menglian Xia;Gang Qiao;Da Lv;Yuanjun Li;Gang Hai
通讯作者:Gang Hai
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jag.2021.102612
发表时间:2021
期刊:International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation
影响因子:7.5
作者:Yuan Cheng;Menglian Xia;Gang Qiao;Yanjun Li;Gang hai;Da Lv
通讯作者:Da Lv
55-year (1960-2015) spatiotemporal shoreline change analysis using historical DISP and Landsat time series data in Shanghai
利用历史DISP和Landsat时间序列数据进行上海55年(1960-2015)岸线时空变化分析
DOI:10.1016/j.jag.2018.02.009
发表时间:2018
期刊:International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation
影响因子:7.5
作者:Gang Qiao;Huan Mi;Weian Wang;Xiaohua Tong;Zhongbin Li;Tan Li;Shijie Liu;Yang Hong
通讯作者:Yang Hong
DOI:https://doi.org/10.1007/s12517-019-4420-2
发表时间:2019
期刊:Arabian Journal of Geosciences
影响因子:--
作者:Huan Mi;Gang Qiao;Weian Wang;Yang Hong
通讯作者:Yang Hong
1960年以来雅鲁藏布江源区关键要素多源遥感观测与径流反演
- 批准号:22ZR1464700
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:乔刚
- 依托单位:
CHINARE地面观测协同的新型光子测高卫星南极冰盖变化稳定性方法研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56万元
- 批准年份:2022
- 负责人:乔刚
- 依托单位:
星-空多源遥感观测与海底AUV协同的西南极Thwaites冰川不稳定性研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:40万元
- 批准年份:2021
- 负责人:乔刚
- 依托单位:
星—空多源遥感观测与海底AUV协同的西南极Thwaites冰川不稳定性研究
- 批准号:42111530185
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:40.00万元
- 批准年份:2021
- 负责人:乔刚
- 依托单位:
基于无人机遥感的冰川微地形建模与演化分析——以东南极拉斯曼丘陵区域为例
- 批准号:--
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:15万元
- 批准年份:2020
- 负责人:乔刚
- 依托单位:
集成空天地多源异构多视遥感数据的特大城市超高层建筑物三维重建研究
- 批准号:41201425
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:乔刚
- 依托单位:
国内基金
海外基金
