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积雪是地球表面最复杂、最活跃的自然要素之一。青藏高原是亚洲许多大河的发源地。积雪融水是这些河流的重要补给来源。青藏高原积雪面积监测,对这些河流的水资源管理有重要意义;青藏高原积雪覆盖面积影响和反映东亚大气环流和天气系统,对气候研究具有重要意义;青藏高原还是我国重要牧区,积雪面积监测对于雪灾的预防和评估具有重要意义。在青藏高原很多地区,积雪常呈斑块状,一个遥感象元内只有部分被积雪覆盖。NASA的MODIS积雪覆盖度产品(MOD10A1)对于青藏高原雪盖范围监测,特别是小流域雪盖范围的准确监测有重要意义。然而,该产品在青藏高原的适应性目前还没有系统评价。本论文评价和改进青藏高原地区的MODIS积雪覆盖度产品。
本论文在青藏高原范围内收集了16景少云并且有积雪的16景Landsat TM影像,首先提取积雪二值图,然后向上尺度转换到MODIS500m象元尺度,得到积雪覆盖度,以此作为真值,验证了MODIS积雪覆盖度产品的准确度。验证结果显示,MODIS积雪覆盖度产品在草地、灌木地和裸地等在青藏高原广布的地类的准确度较森林等其他地类为好。另外,NASA MODIS积雪覆盖度产品的完整性受云盖影响较大,对于积雪面积估测有较大影响。
本论文针对NASA算法的不足,提出了改进算法,以提高MODIS积雪覆盖度产品的准确度,完整性。针对准确度,本论文提出了两种改进算法:一种为混合光谱线性分解模型算法;另一种为不同地表覆盖类型下的FSC-NDSI线性回归算法。对这两种算法的验证显示后者更为适合,后者在青藏高原广布的裸地、草地和灌木地等地类中对MODIS积雪覆盖度准确度改进较大。本论文还使用Terra和Aqua平台的MODIS积雪覆盖度融合以及时间滤波方法来降低云盖的影响,提高MODIS积雪覆盖度产品的完整性。
最后,本论文使用IDL语言编程生产了2008年-2010年三年的青藏高原地区的改进后的MODIS积雪覆盖度产品示例数据集。