头像分析
[摘 要]沙丘移动变化的研究是沙漠迁移过程研究的一个重要方面。地面观测手段难以满足大空间尺度范围的研究需要，而卫星遥感影像则为沙丘移动研究提供了长周期、大范围的数据保障。本文利用不同来源、不同分辨率的高分辨率遥感影像对腾格里沙漠沙丘移动进行研究分析，结果表明高分辨率遥感影像能有效反映1a尺度的沙丘变化研究。
[关键词]高分辨率遥感影像；几何配准；沙丘移动
中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0046-01
1.研究的必要性
荒漠化（desertification）是由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀、流水侵蚀、土壤盐渍化等因素造成的大片土壤生产力下降或丧失的自然（非自然）现象。有狭义和广义之分，起源于20世纪60年代末和70年代初，非洲西部撒哈拉地区连年严重干旱，造成空前灾难，“荒漠化”名词于是开始流传开来。荒漠化最终结果大多是沙漠化，中国是世界上荒漠化严重的国家之一。荒漠化的治理需广泛的国际合作，需要世界各国共同参与。沙漠扩张和沙漠化是人类面临的一个紧迫的环境难题，是社会经济发展中一个严重的制约因素。沙丘移动是判断沙漠扩张的一种重要依据。沙丘移动主要有野外观测法和遥感分析法。野外观测法，主要通过利用电子全站仪对沙丘形态测量及通过布设观测桩测定沙丘垂直断面的水平移动来确定移动距离。该种方法最为直接，但是这种方法难以在大范围的空间上展开同步观测。遥感影像的出现克服了观测空间、时间的限制，给沙丘移动变化的观测带来了新的方式。遥感分析法，利用卫星、航空和雷达影像等分析对比沙丘在一定时期的变化状态。利用ALOS、中国高分一号（以下称GF-1）、Worldview-2三种高分辨率的遥感影像计算出腾格里沙漠东南缘区域沙丘在年际尺度上的移动速度和方向。
2.研究方法及数据处理
2.1 研究区概况
研究区位于腾格里沙漠东南边缘，年平均空气湿度为36.51%～45.40%。年平均温度为11.21～12.65℃。年降水量71.44～116.60mm，年平均风速为2.48～2.79m/s，风向以西北风为主，其次为东北风。2012年以来在北、东方向开始逐步进行光伏电场建设工程。研究区沙丘类型主要为仍然保持天然风貌的新月形沙丘链，至2015年尚未受到人类建设活动的干扰。
2.2 数据来源与处理
遥感数据包括：（1）日本ALOS卫星10m分辨率的AVNIR-2多光谱数据和2.5m分辨率PRISM全色波段数据，1B2+RPC级产品；（2）GF-1A级遥感数据，包括8m分辨率多光谱数据和2m分辨率全色波段数据；（3）Worldview-2卫星2A级数据，包括2m分辨率多光谱影像数据和0.5m分辨率全色波段数据。利用3种高分辨率影像数据所附带的RPC文件和GMTED2010数字高程模型数据进行正射影像校正。而后以Worldview-2影像为基准影像分别对ALOS和GF-1影像进行几何精纠正，使校正总精度保持在1个像元误差以内，单点的定位精度控制在0.5个像元误差以内，从而确保影像数据的配准精度。之后，将低空间分辨率的多光谱图像或高光谱数据与高空间分辨率的单波段影像重采样，生成一幅高分辨率多光谱遥感影像的处理技术，使得处理后的影像既有较高的空间分辨率，又有多光谱特征。为便于更好的目视解译。
3.结果与讨论
沙梁的移动距离计算，采用了5点求平均法。即在每期影像的样本沙梁线上分别选取均匀分布的5个点，而后量取相应另一期影像沙梁线对应点之间的距离和方位角，求出其平均移动距离及平均移动方向作为该样本沙丘的该时间段内的移动值，此后求算出研究区沙丘平均移动距离（表1）。
实验区主要以新月形沙丘链为主，沙丘走向为SW～NE向，风向以西北风为主，其次是东北风。通过ALOS影像和GF-1影像分析可以看到，在2010年09月至2013年08月间所选样本沙丘向东南方向移动，最大移动距离为8.45米，最小移动距离0.15米，最大反方向移动距离为2.55米，其中4号、5号、11号沙丘在此阶段局部出现负值，说明了部分沙丘在移动中受到外界因素影响会出现往复运动的现象。另外，8号沙丘处出现向46.3°SW处移动6.4米，表明了沙丘移动的复杂性和个别现象。在2010年到2013年的3年间沙丘平均移动距离为4.30米。
在2013年08月至2014年10月间的样本沙丘移动方向基本与上一时间段保持一致，最大移动距离4.59米，最小移动距离0.29米，其中19号沙丘出现向36.04°NE方向移動3.28米的现象进一步表明了沙丘在移动过程中不但存在风力因素往复运动，同时由于其他因素的影响也存在沙丘自身的部分运动；在2013年号2014年间，研究区沙丘平均移动距离米2.43米。
通过三期影像两个时间阶段的对比可以发现研究区沙丘在较长时间累积中也表现出较大移动距离，而相对较小时间段上则相应表现出相应较小的移动距离，两者之间成正比关系（图3）；在移动方向上总体保持了较为一致的方位，但也有不一致的情况。这表明沙丘在移动上除受到主要风力的影响外仍受到其他外界因素的影响，从而表现出一定的反复性和局部移动的横向性。
4.结论
本文利用ALOS、GF-1、Worldview-2三种高分辨率遥感影像来分析、探讨腾格里沙漠东南缘沙丘在1a、3a尺度上的移动变化情况，得出以下结论：
（1）腾格里沙漠东南缘沙丘在2010年至2013年，平均移动距离4.30米；在2013年至2014年间，平均移动距离2.43米；研究区沙丘的主要移动方向保持不变，移动距离与时间成正比。
（2）研究区其中个别沙丘局部表现出不一致移动的现象，体现沙丘在移动过程中存在逆向运动和局部的横向运动，当属短时间尺度局地气流活动所致。
（3）随着高分辨率遥感影像数据资源的不断丰富，为在更短的时间尺度上来对沙丘的移动情况进行研究创造了良好的条件。特别是达到亚米级分辨率诸如Worldview-2数据，可以很好表现出沙丘的形态及细节，完全满足在1a尺度甚至更小尺度的要求。高分辨率遥感影像的出现将对沙丘移动及监测产生积极意义。
参考文献
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作者简介
沙莎，1978年1月出生，女，山东省济宁市，硕士研究生，工程师，地图制图专业。
