1980–2015年崗日嘎布地區冰川分布數據集

1980–2015年崗日嘎布地區冰川分布數據集
作者：吳坤鵬　劉時銀　郭萬欽
2018年11月12日

本作品收錄於《中國科學數據》

吳坤鵬, 劉時銀, 郭萬欽. 1980–2015年崗日嘎布地區冰川分布數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2018, 3(4). (2018-06-05). DOI: 10.11922/csdata.2018.0013.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：崗日嘎布地區位於青藏高原東南部，北西–南東走向，毗鄰波密、墨脫、察隅、八宿，空間範圍分布在29°00′N–29°30′N、96°20′E–97°00′E內。該地區冰川屬海洋型冰川，其面積變化對當地及區域水資源有重要影響。本數據集在綜合中國科學院寒區旱區環境與工程研究所的我國第一次冰川編目數據、1980年地形圖、航空攝影相片和2001、2002及2015年Landsat遙感影像等相關數據的基礎上，藉助ArcGIS、ENVI等軟件，對數據進行波段組合、研究區裁剪、人工目視解譯與波段比值提取冰川邊界等，並對解譯的數據進行精度驗證。數據集內包含兩個文件：1）定義研究區範圍的矢量文件；2）基於地形圖、航空攝影相片和Landsat遙感影像獲取的1980、2001、2015年冰川目錄矢量文件。本數據集反映了1980–2015年崗日嘎布地區冰川邊界變化情況，可作為藏東南地區冰川變化、氣候變化等研究的基礎數據。

關鍵詞：冰川變化；崗日嘎布；1980–2015年；藏東南地區

Abstract & Keywords

Abstract: Located in southeastern Tibetan Plateau, the Kangri Karpo Mountains extents about 280 km from north-west to south-east, south of Bomê County and neighboring Motuo, Zayü and Basu counties. It has a geographic extent of 29°00′N – 29°30′N, 96°20′E – 97°00′E. The Kangri Karpo Mountains is one of the most important and concentrated regions of maritime (temperate) glacier development. Its glacier area changes have important impact on local and regional water resources. This Kangri Karpo glacier dataset (1980 – 2015) was developed by integrating several data sources: the Glacier Inventory Dataset produced in the 1980s by the Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of Chinese Academy of Sciences, the topographic maps and aerial photographs in 1980 and Landsat images in 2001, 2002 and 2015. ArcGIS and ENVI softwares were used to combine bands, do data design and perform manual visual interpretation and band ratio segmentation. Two data subsets are presented here: ① geographic extent of the study region in shapefile format, and ② glacier outlines in shapefile format. The dataset reflects the glaciers』 changing boundaries during 1980 – 2015, and can be used for research on the glacier and climate changes over southeastern Tibetan Plateau.

Keywords: glacier change, Kangri Karpo, 1980 – 2015, southeastern Tibetan Plateau

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱	1980–2015年崗日嘎布地區冰川分布數據集
數據作者	吳坤鵬，劉時銀，郭萬欽
數據通信作者	吳坤鵬（wukunpeng2008@lzb.ac.cn），劉時銀（liusy@ lzb.ac.cn）
數據時間範圍	1980–2015年
地理區域	地理範圍包括北緯29°00′–29°30′，東經96°20′–97°00′
空間分辨率	30 m
數據量	~350 KB
數據格式	*.shp，*.shx，*.sbx，*.sbn，*.dbf，*.prj（壓縮為.rar格式）
數據服務系統網址	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/580
基金項目	國家自然科學基金項目（41801031，41471067），科技部科技基礎性工作專項項目（2013FY111400），雲南大學人才引進項目（YJRC3201702），國際合作項目（131C11KYSB20160061-4）。
數據庫（集）組成	數據集由2部分數據組成：Kangri_Karpo_glacier_inventory_extent.rar是研究區範圍邊界數據；Kangri_Karpo_glacier_inventory.rar是1980、2001、2015年冰川邊界矢量數據。

Dataset profile

Title	A dataset of glacier distribution and glacier changes in the Kangri Karpo Mountains during 1980 – 2015
Data authors	Wu Kunpeng, Liu Shiyin, Guo Wanqin
Data corresponding authors	Wu Kunpeng (wukunpeng2008@lzb.ac.cn), Liu Shiyin (liusy@ lzb.ac.cn)
Time range	1980–2015
Geographical scope	29°00′N–29°30′N, 96°20′E–97°00′E
Spatial resolution	30 m
Data volume	~350 KB
Data format	*.shp, *.shx, *.sbx, *.sbn, *.dbf, *.prj
Data service system	http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/580
Sources of funding	National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 41801031, 41471067), Fundamental Programme of the Ministry of Science and Technology of China (MOST) (Grant No. 2013FY111400), Talent Introduction Program of Yunnan University (YJRC3201702), and International Collaboration Project (131C11KYSB20160061-4).
Dataset composition	The dataset consists of two subsets of data during 1980 – 2015: geographic extent of the study region in shapefile format and glacier outlines in shapefile format.

引 言

作為冰凍圈系統的重要組成部分^[1]，冰川對氣候變化具有強烈的指示作用^[2]。在當今全球氣候變暖的背景下，冰川普遍退縮^[3][4]，對區域水資源有重要影響^[5][6]，加速了青藏高原湖泊擴張^[7][8]，並引起不同程度的冰川災害^[9][10]。藏東南地區因其特殊的地理位置，受印度洋季風影響，海洋型冰川集中發育，對全球變化有明顯響應。作為海洋型冰川最重要最集中的發育區，藏東南地區的冰川融水是當地及區域性水資源重要補給源。諸多研究表明^{[11][12][13][9][3]}，藏東南地區冰川總體呈退縮趨勢。

位於藏東南地區的崗日嘎布山，全長280 km，北西–南東走向，位於波密縣南部，毗鄰墨脫、察隅和八宿。該山系北邊是雅魯藏布江支流帕隆藏布，南邊是察隅曲，海拔較低，成為西南季風暖濕氣流進入高原的重要通道。因此，崗日嘎布地區的冰川變化不僅對研究區域氣候變化具有重要意義，同時對下游地區的水資源應用和管理具有重要意義。有研究表明，崗日嘎布地區冰川在1980–2015年呈現不同程度的退縮^[14]。本文在以往研究基礎上^[14]，增加了不同年份的冰川編目數據集，能夠表徵過去35年崗日嘎布地區冰川邊界的變化特徵，為區域氣候變化、冰凍圈研究等提供基礎數據支持。

1 數據採集和處理方法

1.1 數據源

本文採用的數據為1∶5萬地形圖和Landsat光學影像（表1）。其中地形圖數據為1980年10月航空攝影繪製而成，主要用於對中國第一次冰川編目的邊界進行檢查與修訂。Landsat光學影像為2001年12月和2002年1月的Landsat TM影像、2001年10月的Landsat ETM+影像和2015年10月的Landsat OLI影像，所有Landsat影像均從美國地質勘探局（United States Geological Survey，USGS）獲取，並且是景觀標準化幾何校正的L1T級別產品。由於高原5–9月多雲天氣較多，光學遙感影像質量較差，難以獲取冰川邊界信息，因此選取的遙感數據主要在秋冬季。

表1 數據集用到的地形圖和Landsat影像列表

時間	數據源	ID	分辨率（m）
1980/10	地形圖	H47e016002/H47e016003/ H47e016004H47e017002/H47e017003/ H47e017004H47e017005/H47e018003/ H47e018004H47e018005	12
2001/12/18	Landsat TM	LT51340402001352BJC00	30
2002/01/03	Landsat TM	LT51340402002003BJC00	30
2001/10/23	Landsat ETM+	LE71340402001296SGS00	30
2015/10/06	Landsat OLI	LC81340402015279LGN00	30

圖片

圖1 研究區位置示意圖

1.2 數據處理步驟

基於地形圖的冰川邊界提取，首先是將原始地形圖按照300 dpi在大幅面掃描儀上掃描，然後將掃描的地形圖進行幾何糾正，坐標係為北京1954（BJ54）地理坐標系。為使數據集具有統一的WGS84坐標系，利用七參數法，將地形圖校正為WGS84坐標系。然後利用人工目視解譯法，在ArcGIS軟件中勾繪出冰川邊界，參考航空攝影相片，對中國第一次冰川編目的邊界進行檢查與修訂。

基於Landsat遙感影像提取冰川邊界，其方法與中國第二次冰川編目採用的方法一致（圖2）。通過比較國內外學者提出的冰川邊界自動化提取方法，以0.01 km2為可識別最小冰川面積。利用波段比值法並通過人工交互式方法確定閾值得到裸冰邊界的二值圖像，轉換為矢量多邊形。經過大量反覆實驗，確定閾值為2.0±0.2。其中2015年的Landsat OLI影像質量較高，分割閾值2.0提取的裸冰邊界精度較高，而2001年的Landsat TM/ETM+影像有小範圍雲雪覆蓋，為最小化計算機判別錯誤，Landsat TM的分割閾值為2.1，Landsat ETM+的分割閾值為2.2。然後參考地形圖、Google Earth等其他數據資料，對冰川矢量邊界人工修訂和數據質量檢驗，以保證冰川邊界的準確性^[15]。最後根據郭萬欽等提出的山脊線自動提取方法，對修訂後的冰川邊界進行分割，從而得到各單條冰川的矢量數據^[16]。

圖片

圖2 崗日嘎布地區冰川編目主要流程示意圖

2 數據樣本描述

本數據集中崗日嘎布地區冰川範圍矢量文件，命名為Kangri Karpo glacier inventory extent，冰川目錄矢量文件按時間命名，分別為Kangri Karpo glacier inventory 1980、Kangri Karpo glacier inventory 2001和Kangri Karpo glacier inventory 2015。樣本展示如圖3。

圖片（a）

圖片（b）

圖片（c）

圖片（d）

圖3 崗日嘎布地區冰川目錄的空間範圍和不同時期冰川分布圖（a）研究區空間範圍與三期冰川分布圖；（b）1980年與2001年冰川邊界分布圖；（c）2001年與2015年冰川邊界分布圖；（d）1980年與2015年冰川邊界分布圖

3 數據質量控制和評估

本研究中的所有數據源，包括地形圖和Landsat TM/ETM+/OLI遙感影像，均通過幾何校正。對1980年冰川編目採用人工目視解譯方法進行手動數字化，2001年與2015年冰川編目採用波段比值法與目視檢查相結合，誤差控制在一個像元以內。

對於2001年與2015年冰川邊界，通過與高分辨率遙感數據或野外實地GPS測量獲取的冰川邊界對比發現，在裸冰區冰川邊界誤差為±10 m，在表磧覆蓋區冰川邊界誤差為±30 m。

基於地形圖數據的冰川編目（1980年），選取了一幅空間分辨率為4 m的Corona遙感影像，利用ASTER GDEM V2和全色波段融合的Landsat OLI遙感影像對Corona影像進行正射校正，剔除雲層、季節性積雪的影響，配准精度控制在半個像元。在基於地形圖數據獲取的冰川邊界上每間隔10 m取一點，通過計算所有點與對應的Corona影像冰川邊界的平均距離，發現地形圖冰川邊界與Corona影像冰川邊界有±7 m的誤差。

由於崗日嘎布地區夏季雲霧天氣較多，因此本文數據源選取均秋冬季為主，而積雪與冰川的異物同譜特點，使得積雪對冰川邊界的解譯存在一定干擾，因此本數據僅供參考。

4 數據使用方法和建議

崗日嘎布地區1980–2015年冰川分布數據集通過SDB（Science Data Bank）提供全部數據下載服務。本數據集提供了ArcGIS軟件平台下生產的shp矢量數據，可以在ArcGIS、ArcView等GIS平台軟件對本數據進行查詢、編輯。本數據集可靠性高，代表性強，可作為藏東南地區冰川變化研究的參考數據，為區域氣候變化、冰凍圈研究等提供基礎數據支持。

致 謝

感謝美國地質調查局（USGS）和地理空間數據云等網站提供的Landsat數據、Corona數據，感謝中國科學院寒區旱區研究所科學數據中心提供的冰川編目數據集，感謝谷歌地球提供的高分辨率影像數據。

參考文獻

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數據引用格式

吳坤鵬, 劉時銀, 郭萬欽. 1980–2015年崗日嘎布地區冰川分布數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2018. (2018-06-05). DOI: 10.11922/sciencedb.580.