第七届青年地学论坛

湖冰是区域气候变化的敏感指示器，具有明显的季节性变化特征，能够反应多尺度的气候变化，利用遥感技术监测湖冰生消过程具有重要的科学意义和应用价值。目前，湖冰积雪遥感反演算法主要集中在区分水、冰、积雪，而忽略了不同湖冰类型对遥感分类结果的影响。

研究于2019年11月在查干湖周边地区开展湖冰野外实验，分别获取了白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱。结果表明：（1）湖冰的表面状态是影响光谱特性的重要因素，积雪反射率最高，冰的反射率次之，水的反射率最低。（2）白冰、灰冰、黑冰的光谱特征随着波长变化的趋势基本一致，介于积雪和水的反射回来之间，其中白冰最高、灰冰次之、黑冰最小。（3）湖冰的光谱特征与湖冰的结构密切相关，受到表面粗糙度及气泡大小的影响。表面粗糙度越大，光谱反射率越低；反之亦然。气泡越大，反射率越高；反之亦然。湖冰的表面状态是影响光谱特性的重要因素，受到表面粗糙度及气泡大小的影响。

冰、水光谱特性是多光谱识别冰、水的理论依据。纯净水体的反射主要在可见光中的蓝绿光波段，在可见光其他波段的反射率很低。纯净的自然水体在近红外和中红外的反射率很低，几乎趋近于零。理论上讲，纯净冰反射率也很低，但自然界的河湖冰由于含有气泡和其他杂质，且表面粗糙，使冰在可见光、近红外反射率比无气泡纯净冰高得多。基于Landsat的中心波段和波段范围计算雪、雪冰、白冰、融化冰、灰冰、黑冰和水体计算不同遥感指数的重采样结果。对遥感指数的计算结果发现，ρ_red - ρ_NIR和ρ_red的区分度最高，利用直方图分布及目视解译选取合理阈值实现对湖泊冰情信息提取方法，判定条件如式1所示，并应用在2018年冬天查干湖的Landsat 8 OLI遥感影像上。

2018年11月份查干湖从西北部开始结冰，12月份已经进入完全冻结状态，2019年3月份湖冰从西北部开始融化，不仅区分出湖冰、水体和积雪的存在，而且反应了冰裂缝的存在。有意思的是，查干湖在2018年12月份到次年3月份均出现沿着东南—西北走向的冰裂缝。。定义0°~180°和经线的切线方向平行、90°~270°与纬线平行，倾角定义为某一方向与0°~180°的夹角，查干湖出现的冰裂缝倾角在65°左右变化、长度在21 000m左右。
 

湖冰，光谱，图像分类，冰裂缝