研究背景
青藏高原是世界上海拔最高的高原和最大的低纬度多年冻土区。青藏工程走廊（Qinghai-Tibet Engineering Corridor, QTEC）位于青藏高原腹地，跨越多年冻土区，与寒旱区生态环境作用密切。在过去的几十年中，由于全球变暖等气候变化，青藏高原的多年冻土发生了严重退化，影响了基础设施如青藏公路和青藏铁路等的稳定性。表层土壤冻融(Freeze/Thaw, F/T)循环是多年冻土随季节变化的典型特征，因此准确获取土壤冻融状态是多年冻土监测的重要依据。
研究结果
微波遥感有着相较于光学传感器更长的波长，具有一定的穿透性，通过其对土壤介电常数的敏感性实现土壤的冻融状态的。目前已有的粗分辨率（>1km）土壤冻融产品限制了精细尺度的土壤冻融监测。相对于微波散射计和微波辐射计，合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以提供更精细的高空间分辨率图像。本研究通过联合Sentinel-1和AMSR-2两种主被动微波遥感传感器，实现青藏工程走廊地区10m空间分辨率的土壤冻融状态识别。考虑到Sentinel-1和AMSR-2之间尺度的巨大差异，引入MODIS地表温度产品，通过线性回归模型实现AMSR-2的降尺度，生成1km分辨率的冻结频率产品。
图2 1km空间分辨率冻结频率
利用该冻结频率产品，可以确定SAR图像土冻融状态检测的阈值。通过将阈值应用于 Sentinel-1 时间序列，实现2015至2020年青藏工程走廊地区的土壤冻融状态的高空间分辨率检测。
图3 五道梁地区土壤冻融状态变化（升轨）
图4 五道梁地区土壤冻融状态变化（降轨）
图5 基于SAR图像的各站点区域土壤冻结百分比
图6 那曲站点精度空间分布
参考文献
X. Zhou, J. Zhou, Q. Xie, Z. Zhang, Q. Chen and X. Liu, "Detection of Soil Freeze/thaw States at A High Spatial Resolution in Qinghai-Tibet Engineering Corridor," IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, doi: 10.1109/LGRS.2022.3152864.
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往期链接
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