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积雪是冰冻圈分布最广泛、变化最活跃的要素,积雪面积、雪深、雪水当量等积雪参数定量信息对于气候变化、水文循环等科学研究和农业灌溉、减灾防灾等生产活动都具有重要意义。陆表积雪主要分布北半球高海拔和高纬度地区,传统地理学观测方法难以获取科学可靠的大范围积雪数据,大量地面直接观测与航空遥感积雪观测代价昂贵且范围有限。卫星遥感技术的发展为大范围积雪监测提供了新的技术手段,相比光学和被动微波遥感积雪监测,主动微波遥感具有独特优势:主动微波遥感传感器主动发射微波信号,记录经积雪地表散射后的电磁波信号,全天时、全天候后观测目标地物;主动微波遥感发射电磁波信号可以穿透积雪一定深度,同时获取积雪表面、内部和土壤信息;主动微波遥感数据具有适用区域尺度应用研究的高分辨率。 基于主动微波遥感积雪监测优势,本文采用星载合成孔径雷达(SAR)数据,在季节性积雪地表SAR后向散射时间变化序列分析的基础上采用变化检测方法提取山区积雪消融过程中积雪面积参数。采用微波散射模型分析积雪卫星遥感-地面同步观测试验期间积雪微波散射机制,建立基于积雪热阻(thermalresistance)与SAR变化检测数据、雪水当量(SWE)与热阻两个关系式估算研究区SWE分布信息。主要研究内容如下: 1.对比分析已发展的多种SAR积雪面积、SWE提取算法,确定本文研究拟采用方法。 2.采用多时相SAR数据变化检测方法提取山区积雪消融过程中湿雪面积,并在此基础上提取高海拔区域干雪覆盖像元,最终获取研究区整个积雪覆盖面积参数。 3.采用微波粗糙面散射模型和体散射模型分析观测试验期间积雪微波散射特性,在此基础上建立半经验SWE估算关系式提取研究区SWE分布信息。 主要研究成果: 1.提出适于研究区SAR数据变化检测方法提取湿雪面积的-2 dB阈值。 2.发展了考虑山区海拔高度和像元湿雪面积比例两个条件的融雪过程中高海拔山区干雪像元提取方法。 3.根据积雪观测试验数据建立了适于研究区的积雪热阻与SAR变化检测数据,热阻与SWE两个雪水当量估算经验公式关系式。