利用ICESat卫星测高数据建立格陵兰冰盖DEM
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摘 要：极地是调节全球气候的重要因素，极地冰盖的消融对于全球气候的变化有着不可估量的驱动作用。因此，极地研究对于监测全球气候变化有着重要的意义。卫星技术的发展为人们对于极地的研究带来了技术上的支撑。通过ICESat激光测高卫星的发射，人们从新的角度认识了极地，并且能更好地对极地进行研究。
关键词：ICESat 卫星测高 格陵兰冰盖 DEM
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0240-02
Abstract：The polar is an important factor in regulating the global climate，the melting of the polar ice sheet has an invaluable driving effect on global climate change. The development of satellite technology has brought technical support to the study of polar regions. By launching the ICESat laser altimeter satellite， people can understand the polar from a new perspective， and study the polar better.
Key Words： ICESat; Satellite Altimetry;Greenland Ice Sheet;DEM
1 近年来格陵兰冰盖研究进展
近年来卫星测高技术地不断进步，使得人们能够从各种新的角度去监测大地和海洋。卫星侧高技术不仅可以监测海平面的变化，也可以用来监测冰川冰盖的高程变化。作为对地测高中的一项先进的集成技术，卫星测高技术在对大地、海洋和冰川等领域的研究有很强的应用前景和竞争能力，是国际上关注和研究的热点。国内外许多学者通过卫星激光测高技术对极地冰川冰盖做了大量的研究工作。Velicogna和Wahr[1]提出联合ICESat、GRACE和GPS观测数据分析冰后回弹和冰盖变化的方法，利用5年时间得到冰后回弹和冰盖变化每年的均方根分别为5.3mm和19.9mm。Johannessen，et al.[2]通过ERS卫星雷达测高数据获得格陵兰冰盖高程从1992至2003年平均增加了54cm。王泽民等[3]采用了数据联合的方法，利用ERS-1和ICESAT测高数据来构建南极冰盖DEM，结果表明综合DEM高程精度在4m左右。马跃等[4]利用GLAS激光测高仪所得的数据计算了格陵兰冰盖的高程变化。此外，还有许多学者通过各种方法对格陵兰冰盖进行研究分析，都取得了较大的进展。研究表明，全球气候变暖对格陵兰地区的冰川冰盖的质量平衡造成了严重的影响，大部分冰川冰盖流失处于加速消融的状态。
2 ICESat在冰盖高程测量上的优势
ICESat作为首颗搭载激光测高系统的卫星，与传统的测高卫星相比较而言，它能够获得更加精确完整的观测数据;相比其他空载、机载激光高度计，ICESat有更多的观测周期，这样所得的数据更加的全面、完整。所以对于极地冰盖高程变化的监测中，ICESat卫星发挥了不可估量的作用。
在气候愈发恶劣的背景下，ICESat通过监测极地冰面高程的变化来估算极地冰盖物质平衡，以此来反应冰盖高程变化（即冰盖的消融情况）与海平面和气候变化的关系。
ICESat卫星在特定大小的流域尺度和外流冰川地区中，对地面冰川冰盖的观测精度达到了相当高的程度。这样精准的数据有助于完整全面地描述大部分地区的冰盖的高程变化值，从而有利于人们对于冰盖的监测以及对冰盖变化和气候变化的关系的分析。
3 建立数字高程模型的步骤
ICESat每8天进行重复地面轨迹观测，以此来得到具有重复性的精确的数据。从中选取l1a与l2a两个运行周期的数据进行研究。
为了更好地通过ICESat卫星测高数据来反应格陵兰冰盖的高程，需要将这些数据栅格化，进而建立格陵兰冰盖DEM，以此能够形象地观察格陵兰冰盖的高程。
制作DEM的具体步骤如下：
（1）将改正筛选后的ICESat测高数据导入excel表格，进行分列处理，分列方式为维度、经度和高程。
（2）打开Arcgis，在文件中添加XY数据。然后加入以分隔的Excel表格（Sheet1$），将XYZ字段分别调成维度、经度和高程，并且选择投影坐标。
（3）在ArcToolbox中选择Spatial Analyst工具，然后选择插值分析，地形转栅格。设置相应的数据文件。
（4）最后通过插值分析，生成地形。然后通过图层属性进行相应的设置分类，并且生成等高线。图1为轨道11a的数字高程模型，图2为轨道12a的数字高程模型。
4 结语
利用l1a和l2a这两个运行周期对格陵兰冰盖的测高数据，制作了两个格陵兰冰盖DEM。通过这两个DEM模型可以看出，格陵兰冰盖的中东部高程最大，越接近边缘高程越小，所以能够得知在此处有一个较大的冰穹，而在南部的边缘则有一个相对低一些的冰穹，所以在靠近南部时高程不仅没有变小，反而上升。这就可以得出，格陵兰冰盖有两个冰穹，冰盖的高程是由冰穹顶端向四周逐渐减小。根据两个DEM以及制作的过程可以，看出根据l2a运行周期所测得的数据制作的DEM更加细致，由于l2a相比于l1a所测得的数据多很多，所以格陵兰冰盖内部的高程变化也体现得更加细致。
通过格陵兰冰盖DEM，可以清楚地显示格陵兰冰盖的高程分布，能对以后的研究提供依据。对格陵兰冰盖的研究中，将每年ICESat卫星对于格陵兰冰盖的测高数据建立提取建立格陵兰冰盖DEM，能较好的观测出格陵兰冰盖的消融情况。
参考文献
[1] Velicogna I，Wahr J. Acceleration of Greenland ice mass loss in spring[J]. Nature， 2004.
[2] Johannessen OM， Khvorostovsky K， Miles MW， et al. Recent ice-sheet growthin the interior of Greenland. Science，2005，310（5750）：1013–1016.
[3] 王澤民， 熊云琪， 杨元德，等. 联合ERS-1和ICESAT卫星测高数据构建南极冰盖DEM[J].极地研究， 2013， 25（3）：211-217.
[4] 马跃，阳凡林，王明伟，等.利用GLAS激光测高仪计算格陵兰冰盖高程变化[J].红外与激光工程，2015， 44（12）：3565-3569.
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