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    青藏高原雪、冰和環(huán)境數(shù)據(jù)集專(zhuān)題 II 區(qū)論文(已發(fā)表) ? 版本 ZH4 Vol 7 (2) 2022
    下載
    2020年青海省冰川邊界及長(zhǎng)度數(shù)據(jù)集
    A dataset of boundary and length of glaciers in Qinghai Province in 2020
    ?>>
    : 2021 - 11 - 20
    : 2022 - 05 - 28
    : 2022 - 01 - 11
    : 2022 - 06 - 30
    5266 18 0
    摘要&關(guān)鍵詞
    摘要:青海省(31°39′–39°19′N(xiāo), 89°35′–103°04′E)地處青藏高原東北部,其境內(nèi)的昆侖山、唐古拉山、祁連山、阿爾金山和阿尼瑪卿山等高海拔山地現(xiàn)代冰川普遍發(fā)育。在全球氣候變暖背景下,青海省境內(nèi)冰川呈現(xiàn)退縮態(tài)勢(shì),及時(shí)準(zhǔn)確了解冰川規(guī)模現(xiàn)狀是科學(xué)評(píng)價(jià)冰川變化對(duì)氣候變化響應(yīng)規(guī)律及合理制訂水資源利用政策的基礎(chǔ)。本數(shù)據(jù)集基于2018–2021年GF-1/2/6高分辨率遙感影像和SRTM DEM數(shù)字高程模型數(shù)據(jù),利用深度學(xué)習(xí)和冰川中流線(xiàn)自動(dòng)提取方法制作青海省冰川邊界和長(zhǎng)度矢量數(shù)據(jù),精度分別為99.01%和98.89%,可反映青海省2020年冰川現(xiàn)狀,為該地區(qū)冰川變化和氣候變化等研究提供數(shù)據(jù)支持。
    關(guān)鍵詞:冰川;高分;深度學(xué)習(xí);青海省
    Abstract & Keywords
    Abstract:?Located on the northeastern Qinghai-Tibet Plateau, Qinghai Province (31°39′–39°19′N(xiāo), 89°35′–103°04′E) is known for numerous modern glaciers, which is widely developed in high altitude mountains such as Kunlun Mountains, Tanggula Mountains, Qilian Mountains, Altun Mountains and A'Nyêmaqên Mountains. As a result of global warming, the glaciers in Qinghai Province are retreating in recent years. A good understanding of the contemporary glacier conditions is the basis for scientific evaluation of the response pattern of glacier changes on climate change and the formulation of policies for rational use of water resources. Based on the GF-1/2/6 high resolution remote sensing images from 2018 to 2021 and SRTM DEM data, we obtained a vector dataset of boundary and length of glaciers in Qinghai Province by using the deep learning method and automatic extraction method of glacier centerlines. And the accuracies of glacial boundary and length are 99.01% and 98.89%, respectively. The dataset can reflect the status of glaciers in Qinghai Province in 2020 and support the research on glacier and climate change.
    Keywords:?glacier;?GF image;?deep learning;?Qinghai Province
    數(shù)據(jù)庫(kù)(集)基本信息簡(jiǎn)介
    數(shù)據(jù)庫(kù)(集)名稱(chēng)2020年青海省冰川邊界及長(zhǎng)度數(shù)據(jù)集
    數(shù)據(jù)作者薛嬌、姚曉軍、褚馨德、龐文龍、張聰、周蘇剛
    數(shù)據(jù)通信作者姚曉軍(yaoxj_nwnu@163.com)
    數(shù)據(jù)時(shí)間范圍2020年
    地理區(qū)域31°39′–39°19′N(xiāo), 89°35′–103°04′E
    數(shù)據(jù)量22.40 MB
    數(shù)據(jù)格式ESRI shapefile文件(壓縮為*.zip格式)
    數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址http://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00321
    基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41861013,42071089,42161027);2020年山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程項(xiàng)目(2020KYSJZTP-011);國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心開(kāi)放基金項(xiàng)目(20D02);中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(DD20211570)。
    數(shù)據(jù)庫(kù)(集)組成本數(shù)據(jù)集共包括2個(gè)數(shù)據(jù)文件:QH_Glacier_2020.zip是2020年青海省冰川邊界數(shù)據(jù);QH_Length_2020.zip是2020年青海省冰川長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。
    Dataset Profile
    TitleA dataset of boundary and length of glaciers in Qinghai Province in 2020
    Data authorsXUE Jiao, YAO Xiaojun, CHU Xinde, PANG Wenlong, ZHANG Cong, ZHOU Sugang
    Data corresponding authorYAO Xiaojun (yaoxj_nwnu@163.com)
    Time range2020
    Geographical scope31°39′–39°19′N(xiāo), 89°35′–103°04′E
    Data volume22.40 MB
    Data formatESRI shapefile (compressed in *.zip)
    Data service system<http://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00321>
    Sources of fundingNational Natural Science Foundation of China (41861013, 42071089, 42161027); 2020 Mountain Flood Geological Disaster Prevention Meteorological Guarantee Project (2020KYSJZTP-011); Open Research Foundation of National Cryosphere Desert Data Center (20D02); Project of China Geological Survey (DD20211570).
    Dataset compositionThe dataset consists of two subsets: QH_Glacier_2020.zip containing the glacier boundary data in Qinghai Province in 2020 and QH_Length_2020.zip containing the glacier length data in Qinghai Province in 2020.
    引 言
    冰川是冰凍圈的重要組成部分[1],其融水對(duì)于干旱半干旱地區(qū)尤為重要,素有“固體水庫(kù)”之稱(chēng)。作為氣候變化的理想指示器[2-3],冰川通過(guò)自身改變(如冰川面積增減或長(zhǎng)度消長(zhǎng))適應(yīng)環(huán)境變化[4]。冰川編目是認(rèn)識(shí)冰川資源分布和研究冰川變化規(guī)律的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[5]。受限于地域范圍大小,多期冰川編目數(shù)據(jù)較少且現(xiàn)勢(shì)性往往較差。由于冰川分布區(qū)自然條件惡劣和遙感特有的范圍廣、重復(fù)性和
    綜合性等優(yōu)勢(shì),遙感技術(shù)在冰川編目及冰川變化研究得到廣泛應(yīng)用,并形成一些冰川輪廓自動(dòng)或半自動(dòng)解譯及相關(guān)參數(shù)自動(dòng)提取方法[6-12]。得益于Landsat系列衛(wèi)星豐富的歷史存檔數(shù)據(jù)和免費(fèi)易獲得性,現(xiàn)有的大多數(shù)冰川編目數(shù)據(jù)以該數(shù)據(jù)源為主[6,13-15],但其中等空間分辨率也在一定程度上影響了冰川數(shù)據(jù)(如面積和長(zhǎng)度)的精度。隨著近年來(lái)高空間分辨率衛(wèi)星遙感影像的增多和深度學(xué)習(xí)方法的應(yīng)用深入[16],獲取現(xiàn)勢(shì)性更強(qiáng)、精度更高的冰川數(shù)據(jù)集已成為可能,同時(shí)將深度學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于冰川遙感解譯有助于提高其自動(dòng)化程度。
    青海省位于青藏高原東北部,境內(nèi)冰川資源豐富,平均海拔在3000 m以上,基本呈現(xiàn)由東北和西北向西南逐漸升高趨勢(shì)(圖1)。因深居高原內(nèi)陸,青海省屬大陸性干旱、半干旱高原氣候,氣溫和降水受海陸位置和地形影響較大[17]。在全球氣候變暖背景下,青海省境內(nèi)冰川呈現(xiàn)退縮減薄態(tài)勢(shì),冰川消融使得冰川融水增加,間接造成青海省湖泊面積擴(kuò)張和自然災(zāi)害頻發(fā)[18],因此明晰青海省冰川現(xiàn)狀對(duì)研究該區(qū)域冰川變化規(guī)律及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)具有十分重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。目前有關(guān)青海省的冰川數(shù)據(jù)集[19-21]多使用Landsat系列衛(wèi)星影像,空間分辨率較低,且冰川變化研究主要集中在山系、流域和青藏高原等尺度,未涉及省級(jí)行政區(qū)域研究。為此本數(shù)據(jù)集基于2018—2021年高分衛(wèi)星遙感影像和SRTM DEM數(shù)據(jù),利用深度學(xué)習(xí)和冰川中流線(xiàn)方法提取青海省冰川邊界和長(zhǎng)度數(shù)據(jù),以期為全面認(rèn)識(shí)在氣候變暖背景下青海省冰川的響應(yīng)規(guī)律和水資源的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。


    圖1 ? 青海省冰川分布
    Figure 1 The distribution of glaciers in Qinghai Province
    1 ? 數(shù)據(jù)采集和處理方法
    1.1 ? 數(shù)據(jù)源
    本數(shù)據(jù)集共選用2018—2021年45景高分衛(wèi)星(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GF)遙感影像(表1),其中GF-1 PMS影像7景,GF-2 PMS影像9景,GF-6 PMS影像29景,影像級(jí)別均為L(zhǎng)evel-1A級(jí),由高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)格平臺(tái)(https://www.cheosgrid.org.cn/)下載獲得。為提高影像質(zhì)量,在ENVI軟件中對(duì)所有影像進(jìn)行融合、幾何校正和配準(zhǔn)等預(yù)處理,處理后的GF-1/6 PMS影像空間分辨率為2 m,GF-2 PMS影像空間分辨率為1 m。受云雪影響,個(gè)別區(qū)域采用了同期Sentinel-2 A/B MSI(53景)和Landsat-8 OLI(4景)影像(表2),分別從歐空局哥白尼數(shù)據(jù)中心(https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/home)和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(https://earthexplorer.usgs.gov/)下載獲得。為提取冰川地形參數(shù),選用的高程數(shù)據(jù)為SRTM DEM。該數(shù)據(jù)產(chǎn)品由美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)、美國(guó)國(guó)家測(cè)繪局(NIMA)以及德國(guó)與意大利航天機(jī)構(gòu)共同合作聯(lián)合測(cè)量,于2000年2月11~22日由“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)上搭載的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)系統(tǒng)完成,空間分辨率為30 m,從美國(guó)國(guó)家航空航天局官網(wǎng)(https://earthdata.nasa.gov/)獲取,本數(shù)據(jù)集使用的版本是V4.1。此外,參考《簡(jiǎn)明中國(guó)冰川目錄》[22]和中國(guó)第二次冰川編目數(shù)據(jù)集[23],以完善冰川名稱(chēng)及所屬市州、山系和流域等屬性。
    表1 ? 本數(shù)據(jù)集所用的高分衛(wèi)星遙感影像信息
    序號(hào)衛(wèi)星及傳感器影像中心坐標(biāo)日期序號(hào)衛(wèi)星及傳感器影像中心坐標(biāo)日期
    01GF-1 PMS89.7°E, 35.5°N2020-09-1524GF-6 PMS91.6°E, 33.6°N2020-12-20
    02GF-1 PMS98.8°E, 38.3°N2020-09-3025GF-6 PMS91.7°E, 36.5°N2020-09-25
    03GF-1 PMS99.2°E, 38.2°N2020-08-2026GF-6 PMS91.9°E, 32.8°N2020-08-19
    04GF-1 PMS99.5°E, 34.4°N2020-09-0127GF-6 PMS92.1°E, 35.8°N2020-09-29
    05GF-1 PMS101.0°E, 33.3°N2021-01-1428GF-6 PMS92.3°E, 36.5°N2020-09-29
    06GF-1 PMS101.4°E, 37.7°N2020-07-2629GF-6 PMS92.4°E, 32.8°N2020-10-07
    07GF-1 PMS101.6°E, 37.8°N2020-07-3030GF-6 PMS92.5°E, 32.8°N2020-07-25
    08GF-2 PMS93.1°E, 32.6°N2019-11-2731GF-6 PMS92.6°E, 32.8°N2020-12-28
    09GF-2 PMS93.1°E, 32.8°N2019-11-2732GF-6 PMS92.7°E, 35.8°N2020-10-03
    10GF-2 PMS93.4°E, 32.7°N2019-11-2733GF-6 PMS93.2°E, 35.8°N2020-10-07
    11GF-2 PMS93.7°E, 32.6°N2018-05-1434GF-6 PMS95.1°E, 38.0°N2020-05-04
    12GF-2 PMS95.5°E, 31.9°N2019-07-3135GF-6 PMS96.4°E, 38.0°N2019-07-30
    13GF-2 PMS98.7°E, 38.3°N2020-09-0236GF-6 PMS97.0°E, 38.0°N2019-09-13
    14GF-2 PMS98.7°E, 38.3°N2020-11-1537GF-6 PMS97.3°E, 38.7°N2019-09-13
    15GF-2 PMS99.0°E, 38.3°N2020-09-0238GF-6 PMS97.7°E, 38.7°N2020-09-20
    16GF-2 PMS99.5°E, 34.8°N2020-10-1639GF-6 PMS98.4°E, 38.7°N2020-12-15
    17GF-6 PMS90.9°E, 35.8°N2020-09-2140GF-6 PMS99.2°E, 35.8°N2020-08-26
    18GF-6 PMS91.0°E, 33.6°N2020-12-1641GF-6 PMS99.6°E, 35.0°N2020-10-10
    19GF-6 PMS91.1°E, 36.5°N2020-09-2142GF-6 PMS99.8°E, 38.0°N2020-08-26
    20GF-6 PMS91.2°E, 36.5°N2020-12-1243GF-6 PMS101.4°E, 37.3°N2020-07-28
    21GF-6 PMS91.4°E, 32.8°N2020-12-2044GF-6 PMS101.5°E, 37.3°N2019-11-25
    22GF-6 PMS91.5°E, 35.8°N2020-09-2545GF-6 PMS102.0°E, 37.3°N2020-08-01
    23GF-6 PMS91.5°E, 35.8°N2020-11-05
    表2 ? 本數(shù)據(jù)集所用的Sentinel-2 MSI和Landsat-8 OLI遙感影像信息
    序號(hào)影像源序號(hào)影像源序號(hào)影像源
    01T46SDF_2020092120T47SKR_2020101039T47SLC_20200925
    02T46SEB_2020101321T47SKS_2020111440T47SLD_20201015
    03T46SEB_2020101822T47SKV_2020082641T47SLS_20201116
    04T46SEC_2020101323T47SLB_2020092542T47SLT_20201012
    05T45SYA_2020100424T46SED_2020101843T47SMC_20200915
    06T45SYU_2020100925T46SEE_2020100844T47SNC_20200902
    07T45SYV_2020111326T46SEF_2020101845T47SND_20200917
    08T46SBC_2020081727T46SFB_2020101046T47SNU_20200902
    09T46SBG_2020092928T46SFB_2020101347T47SNV_20201002
    10T46SCB_2020081729T46SFC_2020081948T47SPC_20200704
    11T46SCC_2020090130T46SFC_2020082649T47SPC_20200828
    12T46SCD_2020101131T46SFE_2020101850T47SPS_20200820
    13T46SCE_2020092132T46SFH_2020100851T47SQB_20200726
    14T46SBE_2020111333T46SFH_2020102852T47SQB_20200820
    15T46SCF_2020092134T46SGA_2020101553T47SQB_20200904
    16T46SCG_2020101135T46SGB_2020101554LC08_135033_20201010
    17T46SDB_2020082436T46SGC_2020101555LC08_136033_20200915
    18T46SDC_2020100837T46SGE_2020101056LC08_136037_20201017
    19T46SDE_2020092138T46SGH_2020091857LC08_139035_20201006
    1.2 ? 數(shù)據(jù)處理過(guò)程
    本數(shù)據(jù)集首先采用深度學(xué)習(xí)方法中的DeepLab V3+網(wǎng)絡(luò)對(duì)GF-1/2/6 PMS影像進(jìn)行分割,基于樣本庫(kù)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練并得到訓(xùn)練良好的模型,繼而使用該模型提取待分類(lèi)影像冰川輪廓。圖2為基于GF-6 PMS影像的冰川邊界提取過(guò)程示意圖,具體步驟如下:
    (1)選取影像上冰川分布區(qū)少云少雪的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本,并對(duì)冰川進(jìn)行標(biāo)記,然后將影像和標(biāo)記好的二值化標(biāo)簽隨機(jī)裁剪成多個(gè)1024×1024像素的瓦片作為深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的輸入數(shù)據(jù),并經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理,得到3600張樣本;最后將樣本輸入模型進(jìn)行訓(xùn)練,得到訓(xùn)練好的模型并用于冰川分類(lèi)。
    (2)將待分類(lèi)遙感影像按順序裁剪為1024×1024尺寸(圖2a和圖2b),輸入訓(xùn)練好的模型進(jìn)行分類(lèi),得到冰川提取結(jié)果(圖2c)。將各切片合并后,得到完整的結(jié)果(圖2d)。
    (3)深度學(xué)習(xí)直接獲取的冰川提取結(jié)果為概率圖,即每個(gè)像元被識(shí)別為冰川的概率,將概率圖進(jìn)行重分類(lèi)并做柵格—矢量轉(zhuǎn)化后得到冰川區(qū)矢量邊界(圖2e和圖2f)。
    (4)最后對(duì)冰川矢量邊界進(jìn)行逐一檢查與修訂,根據(jù)山脊線(xiàn)自動(dòng)提取方法[17]提取的山脊線(xiàn)對(duì)修訂后的冰川邊界進(jìn)行分割,從而得到單條冰川的矢量數(shù)據(jù)(圖2g和圖2h)。


    圖2 ? 基于GF-6 PMS影像的冰川邊界提取過(guò)程
    Figure 2 The extraction process of glacier boundary based on GF-6 PMS image
    冰川長(zhǎng)度提取采用ZHANG等[11]提出的基于歐氏分配和冰川表面地形特征的冰川中流線(xiàn)自動(dòng)提取方法,該方法僅需輸入冰川邊界矢量數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)。其基本原理是基于DEM數(shù)據(jù)獲取冰川輪廓上的海拔最高點(diǎn)和最低點(diǎn),依此將冰川輪廓線(xiàn)進(jìn)行分割,結(jié)合分割后的冰川輪廓線(xiàn)采用歐式距離方法將冰川平面劃分為兩個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域?yàn)榫喔鞅ㄝ喞€(xiàn)距離最近的點(diǎn)集,兩個(gè)區(qū)域的公共邊界為中軸線(xiàn),即冰川中流線(xiàn)。處理過(guò)程包括冰川數(shù)據(jù)的預(yù)處理、輔助線(xiàn)提取、分割點(diǎn)獲取、冰川特征線(xiàn)處理、冰川中流線(xiàn)生成和冰川長(zhǎng)度計(jì)算6個(gè)主要步驟(圖3)。對(duì)于簡(jiǎn)單冰川而言,其中流線(xiàn)長(zhǎng)度即為冰川長(zhǎng)度;對(duì)于復(fù)雜冰川(如山谷冰川、冰帽等)而言,以長(zhǎng)度最長(zhǎng)的中流線(xiàn)長(zhǎng)度作為該冰川長(zhǎng)度。


    圖3 ? 冰川長(zhǎng)度提取流程
    Figure 3 The extraction process of glacier length extraction
    2 ? 數(shù)據(jù)樣本描述
    2.1 ? 數(shù)據(jù)樣本概述
    2020年青海省共有冰川3769條,面積為3685.25 km2,平均長(zhǎng)度為1312.97 m。青海省冰川數(shù)量以<0.5 km2的冰川為主(2545條),面積以介于2–10 km2的冰川為主(1350.13 km2)(圖4)。其中,面積<0.1 km2的冰川數(shù)量最多(1072條),但面積僅為52.55 km2(1.43%);面積≥50 km2的冰川數(shù)量最少(2條),面積為140.02 km2(3.80%)。當(dāng)冰川面積≥0.2 km2時(shí),各面積等級(jí)的冰川數(shù)量隨面積等級(jí)的增加呈減少趨勢(shì),而各面積等級(jí)的冰川面積呈現(xiàn)先增加后減少的分布格局。


    圖4 ? 2020年青海省不同面積等級(jí)的冰川數(shù)量與面積分布
    Figure 4 Numbers and areas of glaciers in different sizes in Qinghai Province in 2020
    表3列出了2020年青海省各流域冰川數(shù)量和面積。顯然,東亞內(nèi)流區(qū)的冰川資源量最多,其冰川數(shù)量(2153條)和面積(1765.74 km2)分別占青海省冰川各自總量的57.12%和47.91%;長(zhǎng)江流域的冰川資源僅次于東亞內(nèi)流區(qū),其冰川數(shù)量和面積分別為900條(23.88%)和1014.86 km2(27.54%);黃河流域的冰川資源最少,其冰川數(shù)量(164條)和面積(111.90 km2)分別占青海省冰川各自總量的4.35%和3.04%。在二級(jí)流域中,柴達(dá)木內(nèi)流區(qū)的冰川資源最多,岷江流域冰川資源最少。
    表3 ? 2020年青海省各流域冰川統(tǒng)計(jì)
    一級(jí)流域二級(jí)流域冰川數(shù)量冰川面積
    名稱(chēng)編碼名稱(chēng)編碼(%)(km2)(%)
    黃河5J黃河上游5J3932.4794.492.57
    大通河5J4711.8817.410.47
    合計(jì)1644.35111.903.04
    長(zhǎng)江5K金沙江5K489723.801014.3427.52
    岷江5K630.080.520.02
    合計(jì)90023.881014.8627.54
    湄公河5L昂曲5L3661.7519.010.52
    扎曲5L42145.6893.312.53
    合計(jì)2807.43112.333.05
    東亞內(nèi)流區(qū)5Y河西內(nèi)流區(qū)5Y474319.71476.5212.93
    柴達(dá)木內(nèi)流區(qū)5Y5141037.411289.2134.98
    合計(jì)215357.121765.7447.91
    青藏高原內(nèi)流區(qū)5Z阿雅格庫(kù)木庫(kù)里湖和可可西里湖流域區(qū)5Z11153.05223.946.07
    色林錯(cuò)5Z21574.17456.4812.39
    合計(jì)2727.22680.4318.46
    2.2 ? 數(shù)據(jù)圖形樣本
    根據(jù)冰川積累區(qū)和消融區(qū)的末端形態(tài)差異,將冰川分為簡(jiǎn)單和復(fù)雜冰川2種形態(tài)。圖5展示了不同形態(tài)的冰川輪廓及其長(zhǎng)度,簡(jiǎn)單冰川(GLIMS編碼為G091213E33132N)位于色林錯(cuò)流域(5Z2),其面積為0.16 km2,僅有1條中流線(xiàn),冰川長(zhǎng)度為596 m,海拔最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別為5722 m和5491 m;復(fù)雜冰川(GLIMS編碼為G091151E33204N)位于色林錯(cuò)流域(5Z2),其面積為16.10 km2,有4條中流線(xiàn)。本數(shù)據(jù)集中僅保留其長(zhǎng)度最大(8300 m)的中流線(xiàn),海拔最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別為6031 m和5434 m。


    圖5 ? 冰川邊界及長(zhǎng)度提取結(jié)果
    Figure 5 Extraction results of glacier boundary and length
    2.3 ? 數(shù)據(jù)屬性表
    2020年青海省冰川邊界矢量屬性表由13個(gè)字段構(gòu)成(表4),反映了冰川的基本屬性信息。其中,F(xiàn)ID為冰川標(biāo)識(shí)碼;GLIMS_ID為冰川編碼,編碼方法與中國(guó)第二次冰川編目一致[5];Name為冰川名稱(chēng),主要參考中國(guó)第一、二次冰川編目,除少數(shù)規(guī)模較大的冰川或有考察記錄的冰川有名稱(chēng)外,研究區(qū)絕大多數(shù)冰川未命名;City為冰川所在市(自治州)的行政區(qū)劃名稱(chēng),參考最新青海省行政區(qū)劃圖確定;Mountain和Basin分別為冰川所屬山系和流域;Area為冰川面積;Perimeter為冰川周長(zhǎng);Length為冰川長(zhǎng)度;Date及Image_orig為冰川解譯時(shí)所用遙感影像的采集日期和信息,Max_Elev和Min_Elev分別為冰川最高海拔和最低海拔。
    表4 ? 2020年青海省冰川邊界數(shù)據(jù)集屬性表說(shuō)明
    序號(hào)字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型長(zhǎng)度字段描述
    1FIDObject ID/冰川標(biāo)識(shí)碼
    2GLIMS_IDString50冰川GLIMS編碼
    3NameString30冰川名稱(chēng)
    4CityString30冰川所屬市州
    5MountainString30冰川所在山系
    6BasinString30冰川所屬流域
    7AreaFloat/冰川面積(km2)
    8PerimeterFloat/冰川周長(zhǎng)(km)
    9LengthDouble/冰川長(zhǎng)度(m)
    10DateDate/影像采集日期
    11Image_origString50數(shù)據(jù)源
    12Max_ElevLong Integer5冰川最高海拔(m)
    13Min_ElevLong Integer5冰川最低海拔(m)
    冰川長(zhǎng)度屬性表由FID、GLIMS_ID和Length三個(gè)字段構(gòu)成。其中,F(xiàn)ID為標(biāo)識(shí)碼;GLIMS_ID為冰川編碼,與冰川邊界數(shù)據(jù)集屬性表中的GLIMS_ID相同;Length為冰川長(zhǎng)度,數(shù)據(jù)類(lèi)型為Double,單位為m。
    3 ? 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估
    基于遙感影像提取的冰川數(shù)據(jù)精度主要受衛(wèi)星傳感器和圖像配準(zhǔn)誤差的影響[24-26]。若僅考慮遙感影像空間分辨率造成的誤差[27],可由下式計(jì)算得出:
    (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(zhǎng);A為半個(gè)像元的邊長(zhǎng)。其中,2020年由GF-1/2/6 PMS(空間分辨率分別為2/1/2 m)、Sentinel-2 MSI(空間分辨率為10 m)和Landsat-8 OLI(空間分辨率為15 m)遙感影像空間分辨率造成的冰川面積誤差分別為10.16 km2、25.95 km2和0.43 km2,合計(jì)為36.54 km2,占該期冰川面積的0.99%。
    在保證冰川形態(tài)類(lèi)型劃分正確的前提下,冰川長(zhǎng)度信息的精度取決于冰川輪廓的準(zhǔn)確性和DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量,而后者對(duì)冰川長(zhǎng)度信息的影響可以忽略[4]。因此單條冰川長(zhǎng)度信息的精度取決于所用遙感影像空間分辨率在提取冰川海拔最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)造成的誤差[12],計(jì)算公式如下:
    (2)
    式中:ε為冰川長(zhǎng)度提取的精度,L為冰川長(zhǎng)度,λ為所用遙感影像的空間分辨率。其中,由GF-1/2/6 PMS、Sentinel-2 MSI和Landsat-8 OLI遙感影像空間分辨率造成的冰川長(zhǎng)度總體精度為98.89%。
    4 ? 數(shù)據(jù)價(jià)值
    與現(xiàn)有其他冰川數(shù)據(jù)集[19-21]相比,本數(shù)據(jù)集使用了空間分辨率更高的國(guó)產(chǎn)GF衛(wèi)星遙感影像,并應(yīng)用最新的冰川中流線(xiàn)自動(dòng)提取方法提取了冰川長(zhǎng)度,所有結(jié)果均經(jīng)過(guò)人工修訂,準(zhǔn)確性較高。本數(shù)據(jù)集充分反映了2020年青海省冰川分布現(xiàn)狀和特征,可作為該地區(qū)冰川變化、冰川水資源的評(píng)估與合理利用以及防災(zāi)減災(zāi)等研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
    5 ? 數(shù)據(jù)使用方法及建議
    本數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為ESRI Shapefile,地理坐標(biāo)系為WGS-1984,投影坐標(biāo)系為Albers等積投影。用戶(hù)可以使用ArcMap等GIS軟件打開(kāi),并進(jìn)行編輯和查詢(xún)等相關(guān)操作,同時(shí)也可以基于最新遙感影像數(shù)據(jù)源對(duì)2020年冰川邊界和長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行更新修改,延長(zhǎng)數(shù)據(jù)集時(shí)序。
    致 謝
    感謝高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)格平臺(tái)提供的高分衛(wèi)星遙感影像。
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    薛嬌
    XUE Jiao
    主要承擔(dān)工作:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、處理和論文撰寫(xiě)。
    (1998—),女,甘肅省涇川縣人,碩士研究生,研究方向?yàn)镚IS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
    姚曉軍
    YAO Xiaojun
    主要承擔(dān)工作:總體方案設(shè)計(jì)和論文修改。
    yaoxj_nwnu@163.com
    (1980—),男,山西省夏縣人,博士,教授,研究方向?yàn)榈乩硇畔⒓夹g(shù)與冰凍圈變化。
    褚馨德
    CHU Xinde
    主要承擔(dān)工作:編寫(xiě)數(shù)據(jù)處理代碼。
    (1998—),男,湖南省常寧市人,碩士研究生,研究方向?yàn)镚IS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
    龐文龍
    PANG Wenlong
    主要承擔(dān)工作:遙感影像質(zhì)量檢查。
    (1989—),男,甘肅省定西市人,高級(jí)工程師,研究方向?yàn)樽匀毁Y源調(diào)查。
    張聰
    ZHANG Cong
    主要承擔(dān)工作:數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。
    (1995—),男,甘肅省甘谷縣人,博士研究生,研究方向?yàn)镚IS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
    周蘇剛
    ZHOU Sugang
    主要承擔(dān)工作:論文修改。
    (1995—),男,甘肅省靜寧縣人,碩士研究生,研究方向?yàn)镚IS設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
    國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41861013,42071089,42161027);2020年山洪地質(zhì)災(zāi)害防治氣象保障工程項(xiàng)目(2020KYSJZTP-011);國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心開(kāi)放基金項(xiàng)目(20D02);中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(DD20211570)。
    National Natural Science Foundation of China (41861013, 42071089, 42161027); 2020 Mountain Flood Geological Disaster Prevention Meteorological Guarantee Project (2020KYSJZTP-011); Open Research Foundation of National Cryosphere Desert Data Center (20D02); Project of China Geological Survey (DD20211570).
    出版歷史
    I區(qū)發(fā)布時(shí)間:2022年1月11日 ( 版本ZH3
    II區(qū)出版時(shí)間:2022年6月30日 ( 版本ZH4
    參考文獻(xiàn)列表中查看
    中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)
    csdata