<em id="lj1v3"><b id="lj1v3"></b></em>

    <i id="lj1v3"></i>

        <i id="lj1v3"><b id="lj1v3"><progress id="lj1v3"></progress></b></i>

        <video id="lj1v3"></video>
        <video id="lj1v3"></video>

                    <i id="lj1v3"><ol id="lj1v3"><progress id="lj1v3"></progress></ol></i>
                    高亞洲冰、雪和環境專題 II 區論文(已發表) ? 版本 ZH4 Vol 5 (2) 2020
                    下載
                    2016年阿爾金山冰川邊界及長度數據集
                    A dataset of boundary and length of glaciers in the Altun Mountains in 2016
                    ?>>
                    : 2019 - 09 - 03
                    : 2020 - 02 - 26
                    : 2019 - 11 - 18
                    : 2020 - 06 - 12
                    极速快三
                    3137 13 0
                    摘要&關鍵詞
                    摘要:阿爾金山位于青藏高原北緣,以當金山口和車爾臣河上游河谷為界,是塔里木盆地和柴達木盆地的界山,該地區冰川屬亞大陸型冰川和極大陸型冰川。冰川邊界和長度是冰川的重要參數,其變化可直接反映冰川的進退狀態,并間接表征區域氣候變化規律。本數據集基于2016年Landsat OLI遙感影像和SRTM DEM數字高程模型數據,采用人工目視解譯和冰川中流線方法獲得阿爾金山2016年冰川邊界和冰川長度數據。本數據集包含兩個數據:1)2016年阿爾金山冰川邊界矢量數據;2)2016年阿爾金山冰川長度矢量數據。本數據集反映了阿爾金山2016年冰川邊界及長度狀態,可作為區域冰川變化和氣候變化等研究的基礎數據。
                    關鍵詞:冰川;邊界;中流線;長度;阿爾金山
                    Abstract & Keywords
                    Abstract:?TheAltun mountains is located in the northern edge of the Tibet Plateau. It is the boundary of the Tarim Basin and the Qaidam Basin, which is bounded by the Dangjinshan pass and the upper reaches of the Qiemo River. Glaciers in the Altun Mountains are subcontinental glaciers and polar continental glaciers. The boundary and length are two vital parameters for a glacier, whose changes can directly reflect its advance and retreat, and indirectly characterize regional climate changes. Based on the Landsat OLI images and SRTM DEM, a dataset of boundary and length of glaciers in the Altun mountains in 2016 were obtained by using manual visual interpretation and glacier centerline method. The dataset contains two parts: 1) glacier boundary vector data in the Altun Mountains in 2016; 2) glacier length vector data in the Altun Mountains in 2016. This dataset reflects the boundary and length of glaciers in the Altun Mountains in 2016 and can be used as the basic data for regional glacier change and climate change research.
                    Keywords:?glacier;?boundary;?centerline;?length;?Altun Mountains
                    數據庫(集)基本信息簡介
                    數據庫(集)名稱2016年阿爾金山冰川邊界及長度數據集
                    數據作者張聰,姚曉軍,張大弘
                    數據通信作者姚曉軍(yaoxj_nwnu@163.com)
                    數據時間范圍2016年
                    地理區域37°30′N–39°36′N,85°52′E–94°21′E
                    數據量972.22 KB
                    數據格式ESRI shapefile文件(壓縮為*.zip格式)
                    數據服務系統網址http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/884
                    基金項目國家自然科學基金(41561016、41861013、41801052);西北師范大學青年教師科研能力提升計劃項目(NWNU-LKQN-14-4)。
                    數據庫(集)組成數據集共包括2個數據文件:Altun_glacier_inventory_2016.zip是2016年阿爾金山冰川邊界矢量數據;Altun_glacier_centerline_2016.zip是2016年阿爾金山冰川長度數據。
                    Dataset Profile
                    TitleA dataset of boundary and length of glaciers in the Altun Mountains in 2016
                    Data authorsZhang Cong, Yao Xiaojun, Zhang Dahong
                    Data corresponding authorYao Xiaojun (yaoxj_nwnu@163.com)
                    Time range2016
                    Geographical scope37°30′N–39°36′N,85°52′E–94°21′E
                    Data volume972.22 KB
                    Data formatESRI Shapefile file (compressed in *.zip)
                    Data service system<http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/884>
                    Sources of fundingNational Natural Science Foundation of China (41561016, 41861013, 41801052); Earlier Career Research Promotion Program of Northwest Normal University (NWNU-LKQN-14-4).
                    Dataset compositionThe dataset consists of two subsets: Altun_glacier_inventory_2016.zip containing the glacier boundary vector data in the Altun Mountains in 2016; Altun_glacier_centerline_2016.zip containing the glacier length data in the Altun Mountains in 2016.
                    引 言
                    冰凍圈作為地球系統的五大圈層之一,由地球陸地和海洋表面及以下的積雪、冰和凍土組成[1]。冰川不僅是冰凍圈的重要組成部分[2],而且是全球氣候變化的重要驅動因子[3]。山地冰川作為參與區域水循環的重要成員,對區域氣候和環境的變化極其敏感[4]。冰川長度是反映冰川變化的重要參數之一[5],其提取方法包括冰川主流線提取法[6,7,8,9]和冰川中流線提取法[10-11]。前者通過水文分析提取匯水線,后者則是基于冰川邊界提取冰川最高點到冰川末端的中心線[12]。
                    阿爾金山(37°30′N–39°36′N,85°52′E–94°21′E)位于青藏高原北緣,是新疆、青海和甘肅三?。ㄗ灾螀^)的界山(圖1),其西接昆侖山,東鄰祁連山,呈西南–東北走向;山體總面積約6.19×104 km2,長約750 km,最寬處約130 km[13];平均海拔在4000 m以上,最高峰被稱為阿爾金山,海拔5798 m[14]。由于深居內陸和受地形阻隔,阿爾金山地區以溫帶大陸性氣候為主,全年干旱少雨,四季溫差大,年平均降水量僅110 mm,是亞洲中部最干旱的山地[15],冰川融水是區域內塔卡薩依河、若羌河和米蘭河等河流的重要補給水源。因此,認清阿爾金山的冰川現狀和冰川長度,對研究該區域氣候變化和水資源分配均具有重要價值和意義。相關研究表明,阿爾金山冰川近年來呈不同程度的退縮趨勢[13]。本文基于2016年Landsat OLI遙感影像和SRTM DEM數據,通過波段比值法結合人工目視解譯和冰川中流線提取方法,獲得阿爾金山冰川邊界和長度數據,以期為認識該區域冰川現狀及其對全球氣候變暖的響應和水資源合理利用等研究提供基礎數據支持。


                    圖1 ? 阿爾金山冰川分布
                    1 ? 數據采集和處理方法
                    1.1 ? 數據源
                    本數據集采用的基礎數據包括研究區2016年Landsat OLI遙感影像及SRTM DEM數字高程模型數據。其中,Landsat OLI遙感影像共5景(表1),從美國地質調查局網站(http://glovis.usgs.gov)獲取,影像冰川區少云少雪,滿足人工目視解譯冰川要求;SRTM DEM空間分辨率為30 m,用于冰川地形參數提取。
                    表1 ? Landsat OLI遙感影像
                    序號軌道號獲取日期云量(%)
                    PathRow
                    1138332016-08-010.03
                    2140332016-07-141.57
                    3140342016-07-140.21
                    4142342016-05-0914.49
                    5142342016-06-267.96
                    1.2 ? 數據處理
                    2016年阿爾金山冰川邊界矢量數據提取采用中國第二次冰川編目方法[16],基于Landsat OLI遙感影像,通過波段比值法與人工交互提取冰川邊界,同時參考Google Earth對冰川矢量邊界進行逐一檢查與修訂,最后根據山脊線自動提取方法提取的山脊線對修訂后的冰川邊界進行分割,得到冰川矢量數據[17-18]。2016年阿爾金山冰川長度數據提取采用姚曉軍等[19]提出的冰川中流線自動提取方法。首先依據冰川積累區和消融區的末端形態,將冰川分為單一盆地、單一出口冰川,復式盆地類型冰川和冰帽類冰川3種形態;通過DEM數據獲取冰川輪廓上的海拔最高點和最低點并基于此對冰川輪廓線進行分割,采用歐式距離方法將冰川劃分為多個區域,區域的公共邊界即為冰川中流線[10],對于單一盆地、單一出口冰川,冰川中流線長度即為該冰川的平均長度。復式盆地、單一出口冰川通常由多條支冰川組成,且各支冰川均存在獨立的海拔最高點,參考冰川中值面積高程和等高線形態保留子流域部分公共邊界線來提取冰川中流線,各支冰川中流線長度的平均值為該冰川的平均長度。冰帽類冰川多發育于山頂面,因受力不均導致冰川從中心向四周呈放射狀漫流[20],本數據集采用郭萬欽等[17]提出山脊線自動提取方法獲得冰帽表面山脊線,用山脊線將冰帽分割為多條彼此相鄰的獨立冰川再提取冰川中流線,各獨立冰川中流線長度的平均值為冰帽類冰川的平均長度。數據處理流程如圖2所示。


                    圖2 ? 阿爾金山冰川矢量數據與冰川中流線提取技術路線
                    受地形因素影響,阿爾金山冰川多屬規模較小的單一盆地、單一出口類型,2016年面積小于2.0 km2的冰川數量占該山系冰川總數量的92.70%。復式盆地類型和冰帽類型冰川數量較少,且多為大規模冰川;這兩類冰川一般有多條支冰川中流線,處理時需要匯總計算其平均長度與最大長度,各支冰川或獨立冰川中流線長度的平均值即為該冰川的平均長度。
                    2 ? 數據樣本描述
                    2.1 ? 數據圖形樣本
                    2.1.1 ? 阿爾金山冰川邊界矢量數據
                    本數據集中的矢量文件Altun_glacier_inventory_2016是2016年阿爾金山的冰川邊界矢量數據,樣本展示如圖3。


                    圖3 ? 2016年阿爾金山冰川
                    2.1.2 ? 阿爾金山冰川長度矢量數據
                    本數據集中的矢量文件Altun_glacier_centerline_2016是2016年阿爾金山的冰川長度矢量數據,根據冰川積累區和消融區的末端形態,將冰川分為單一盆地、單一出口類型冰川,復式盆地類型冰川和冰帽類冰川3種形態,樣本展示如圖4–6。
                    2.1.2.1 單一盆地、單一出口類型冰川長度數據
                    圖4為單一盆地、單一出口類型冰川(GLIMS編碼為G086841E37797N)中流線提取結果。2016年該冰川面積為0.48 km2,冰川長度為1347.46 m,冰川末端海拔為5073 m。


                    圖4 ? 單一盆地、單一出口類型冰川的海拔最高點、最低點和中流線
                    2.1.2.2 復式盆地類型冰川長度數據
                    圖5為復式盆地類型冰川(GLIMS編碼為G087390E37974N)中流線提取結果。2016年該冰川面積為6.32 km2,有4條冰川中流線,長度依次為7060.14 m、6149.71 m、4809.29 m和4861.66 m,冰川平均長度為5720.20 m,冰川最高點海拔為5849 m,末端海拔為4714 m。


                    圖5 ? 復式盆地類型冰川的海拔最高點、最低點和中流線
                    2.1.2.3 冰帽類冰川長度數據
                    圖6為冰帽類冰川(GLIMS編碼為G089186E38242N)中流線提取結果。2016年該冰川面積為5.70 km2,有12條冰川中流線,長度依次為1938.76 m、1752.04 m、1576.70 m、1614.43 m、1674.87 m、1153.35 m、1070.81 m、1257.98 m、1446.44 m、1485.69 m、1569.20 m和1930.37 m,冰川平均長度為1539.22 m,冰川末端海拔為4671 m。


                    圖6 ? 冰帽類冰川的海拔最高點、最低點和中流線
                    2.2 ? 數據屬性表
                    2.2.1 ? 阿爾金山冰川邊界數據屬性表
                    研究區冰川邊界矢量數據屬性表由6個字段組成(表2)。其中,GLIMS_ID為冰川編碼,格式為GnnnnnnEmmmmm[N|S],nnnnnn的數值范圍為[000000, 359999],mmmmm的數值范圍為[00000, 90000],數值為冰川的經緯度坐標值(以度為單位)乘以1000,經度以本初子午線為原點,西經的數值范圍為(180, 360),[N|S]中N表示北緯,S表示南緯;FCGI_ID為流域編碼,國內流域編碼體系采用10位長度的代碼,阿爾金山地區屬于東亞內部流域,因此其流域代碼為5Ynnnmmmmm。其中5表示亞洲,Y表示東亞內部流域(一級)。3位表示二級流域,4位表示三級流域,5位表示四級流域,10位表示五級流域,本數據集采用五級流域編碼;nnn依次表示二、三、四級流域,mmmmm表示五級流域內按順時針方向排列的冰川順序號,本數據集采用五級流域編碼;Mtn_Name為冰川所在山系;Pref_Name為冰川所在的省和地級市;DataSource為冰川邊界解譯所用的遙感影像信息;Area為冰川面積;Perimeter 為冰川周長;Area_Error為冰川面積誤差。
                    表2 ? 2016年阿爾金山冰川矢量數據集屬性表說明
                    序號名稱數據類型字符長度字段描述
                    1GLIMS_IDText30冰川編碼
                    2FCGI_IDText20流域編碼
                    3Mtn_NameText50山脈名稱
                    4Pref_NameText60省市名稱
                    5DataSourceText50數據源
                    6AreaDouble10冰川面積
                    7PerimeterDouble10冰川周長
                    8Area_ErrorDouble10冰川面積誤差
                    2.2.2 ? 阿爾金山冰川長度數據屬性表
                    研究區冰川長度屬性表由10個字段組成(表3)。其中,GLIMS_ID和FCGI_ID參考中國冰川編目格式;Mean_Leng和Max_Leng反映冰川長度信息;Count反映冰川中流線的數量;Area為對應冰川的面積;Max_Elev和Min_Elev分別記錄了冰川邊界上的最大及最小高程信息;Leng_Error為冰川長度的誤差。
                    表3 ? 2016年阿爾金山冰川長度數據集屬性表說明
                    序號名稱數據類型字符長度字段描述
                    1GLIMS_IDText30冰川編碼
                    2FCGI_IDText20流域編碼
                    3Mean_LengDouble10平均長度
                    4Max_LengDouble10最大長度
                    5CountLong Integer10中流線數量
                    6AreaDouble10冰川面積
                    7Max_ElevLong Integer10最高點海拔
                    8Min_ElevLong Integer10最低點海拔
                    9AuthorText20作者
                    10YearLong Integer10年份
                    11Leng_ErrorDouble10冰川長度誤差
                    3 ? 數據質量控制和評估
                    冰川邊界提取的精度主要受傳感器和圖像配準誤差的影響[21-22]。2016年阿爾金山冰川數據基于中國第二次冰川編目方法提取[16],采用波段比值與人工目視解譯相結合的方法,精度控制在1個像元之內。冰川長度的提取基于冰川類型的不同,采用姚曉軍等[19]提出的冰川中流線法。對于單一盆地、單一出口型冰川通常只有一個最高點和最低點,可實現自動提取,人工干預較少,效果較好;對于復式盆地類型冰川,通常由多條支冰川組成,自動提取的中流線效果較差,需要參考冰川中值面積高程和等高線形態保留子流域部分公共邊界線進行修正;對于冰帽類冰川,由于其最高點通常出現在冰川內部且末端多為裙狀,需要采用郭萬欽[17]等提出的山脊線自動提取方法提取山脊線進行修正。
                    本數據集冰川邊界提取的精度僅考慮遙感影像空間分辨率造成的誤差[23],可由式(1)計算:
                    ε=N*A (1)
                    式中ε為影像空間分辨率造成的冰川面積誤差,N為冰川輪廓的周長,A為半個像元的邊長(Landsat OLI為15 m)。結果表明,2016年由Landsat OLI遙感影像空間分辨率造成的冰川面積誤差為±22.74 km2,占冰川總面積的±8.33%。
                    本數據集冰川長度提取的精度僅考慮遙感影像空間分辨率對冰川邊界高值點和低值點提取造成的誤差,可由式(2)計算:
                    λ=(n+1)*A (2)
                    式中λ為影像空間分辨率造成的冰川長度誤差,n為冰川中流線的條數,A為半個像元的邊長(Landsat OLI為15 m)。
                    4 ? 數據價值
                    基于Landsat OLI遙感影像和SRTM DEM數據獲取了2016年中國阿爾金山冰川邊界及其長度數據集。與其他冰川數據集相比較,本數據集更側重于冰川長度這一參數的提取。此外,自動提取中流線與人工修訂相結合在一定程度上保證了冰川長度數據的準確性。本數據集作為研究阿爾金山冰川現狀的基礎數據,可為揭示區域冰川面積、周長和長度之間的定量關系,以及認識該區域冰川變化提供數據支撐。
                    5 ? 數據使用方法和建議
                    本數據集采用了ESRI Shapefile矢量數據的文件格式,地理坐標系為WGS-1984,投影坐標系為Albers等積投影,可以在ArcGIS和ENVI等軟件中打開、顯示、編輯和統計。
                    致 謝
                    感謝美國地質調查局(USGS)、地理空間數據云提供Landsat OLI數據和DEM數據。
                    [1]
                    劉時銀, 姚曉軍, 郭萬欽, 等. 基于第二次冰川編目的中國冰川現狀[J]. 地理學報, 2015, 70(1): 3-16.
                    [2]
                    LI X, CHENG G, JIN H, et al. Cryospheric change in China[J]. Global and Planetary Change, 2008,62(3): 210-218.
                    [3]
                    OERLEMANS J. Quantifying global warming from the retreat of glaciers[J]. Science, 1994, 264(5156): 243-245.
                    [4]
                    姚檀棟, 劉時銀, 薄健辰, 等. 高亞洲冰川的近期退縮及其對西北水資源的影響[J]. 中國科學(D輯), 2004, 34(6): 535-543.
                    [5]
                    MACHGUTH H, HUSS M. The length of the world’s glaciers: a new approach for the global calculation of center lines[J]. Cryosphere, 2014, 8(5): 1741-1755.
                    [6]
                    WANG JZ, ZHANG YJ, ZHANG WM, et al. Methods for calculating glacier area and length in a mountainous area based on remote-sensing data and a digital elevation model[J]. Sciences in Cold and Arid Regions, 2010, 2(4): 298-304.
                    [7]
                    王璞玉, 李忠勤, 曹敏, 等. 近45年來托木爾峰青冰灘72號冰川變化特征[J]. 地理科學, 2010, 30(6): 962-967.
                    [8]
                    郭萬欽, 劉時銀, 許君利, 等. 木孜塔格西北坡魚鱗川冰川躍動遙感監測[J]. 冰川凍土, 2012, 34(4): 765-774.
                    [9]
                    李珊珊. 中國天山不同地區典型冰川末端變化特征及其空間差異研究[D]. 蘭州: 西北師范大學, 2013.
                    [10]
                    RAYMOND L B, FRANK P. An automatic method to create flow lines for determination of glacier length: a pilot study with Alaskan glaciers[J]. Computers and Geosciences, 2013, 52(1): 234-245.
                    [11]
                    KIENHOLZ C, RICH J L, ARENDT A A, et al. A new method for deriving glacier centerlines applied to glaciers in Alaska and northwest Canada[J]. Cryosphere, 2014, 8(2): 503-519.
                    [12]
                    楊佰義, 張靈光, 高揚, 等. 基于高分衛星數據的冰川長度綜合提取方法[J]. 冰川凍土, 2016, 38(6), 1615-1623.
                    [13]
                    祝合勇. 近40年來阿爾金山現代冰川變化的遙感監測研究[D]. 蘭州: 蘭州大學, 2012.
                    [14]
                    張佃民. 從阿爾金山的植被特點論柴達木盆地在植被區劃上的位置[J]. 西北植物研究, 1983, 3(2): 150-156.
                    [15]
                    袁國映. 阿爾金山和東昆侖山的垂直自然帶[J]. 干旱區資源與環境, 1991, 5(1): 78-86.
                    [16]
                    GUO W, LIU S, XU J, et al. The second Chinese glacier inventory: data, methods and results[J]. Journal of Glaciology, 2015, 61(226): 357-372.
                    [17]
                    郭萬欽, 劉時銀, 余蓬春, 等. 利用流域邊界和坡向差自動提取山脊線[J]. 測繪科學, 2011,36(6):191, 210-212.
                    [18]
                    吳坤鵬, 劉時銀, 郭萬欽. 1980–2015年崗日嘎布地區冰川分布數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2018, 3(4). (2018-06-05). DOI: 10.11922/Csdata. 2018. 0013.zh.
                    [19]
                    姚曉軍, 劉時銀, 朱鈺, 等. 基于GIS的冰川中流線自動提取方法設計與實現[J]. 冰川凍土, 2015, 37(6): 1563-1570.
                    [20]
                    KARGEL J S, LEONARD G J, BISHOP M P, et al. Global land ice measurements from space[M]. New York: Springer,2014: 1-876.
                    [21]
                    HALL D K, BAYR K J, SCHN?ER W, et al. Consideration of the errors inherent in mapping historical glacier positions in Austria from ground and space (1893-2001)[J]. Remote Sensing of Environment, 2003, 86(4): 566-577.
                    [22]
                    WILLIAMS R S, HALL D K, SIGUROSSON O. Comparison of satellite-derived with ground-based measurements of the fluctuations of the margins of Vatnaj?kull, Iceland, 1973-92[J]. Annals of Glaciology, 1997, 24(3): 72-80.
                    [23]
                    劉娟, 姚曉軍, 劉時銀, 等. 1970~2016年岡底斯山冰川變化[J]. 地理學報, 2019, 74(07): 1333-1344.
                    數據引用格式
                    張聰, 姚曉軍, 張大弘. 2016年阿爾金山冰川邊界及長度數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2019. (2019-09-03). DOI: 10.11922/sciencedb.884.
                    稿件與作者信息
                    論文引用格式
                    張聰, 姚曉軍, 張大弘. 2016年阿爾金山冰川邊界及長度數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020, 5(2). (2020-06-11). DOI: 10.11922/csdata.2019.0063.zh.
                    張聰
                    Zhang Cong
                    主要承擔工作:基礎數據收集、處理、質量控制及論文撰寫。
                    (1995—),男,甘肅天水人,碩士研究生,研究方向為環境遙感。
                    姚曉軍
                    Yao Xiaojun
                    主要承擔工作:總體方案設計和過程指導。
                    yaoxj_nwnu@163.com
                    (1980—),男,山西夏縣人,博士,教授,研究方向為地理信息技術與冰凍圈變化。
                    張大弘
                    Zhang Dahong
                    主要承擔工作:編寫數據處理代碼。
                    (1993—),男,甘肅平涼人,碩士研究生,研究方向為 GIS 設計與開發。
                    出版歷史
                    I區發布時間:2019年11月18日 ( 版本ZH3
                    II區出版時間:2020年6月12日 ( 版本ZH4
                    參考文獻列表中查看
                    中國科學數據
                    csdata