冰川地质研究的专业论文

冰川地质研究的专业论文

冰川起源和冰川现象是地球科学中的热门话题，近年来的研究成果使我们对它们的形成和演化有了更深入的理解。首先，关于冰川起源，最新研究表明，冰川可能并不是从零开始形成的。相反，它们可能起源于岩石缝隙中的冰，随着时间的推移逐渐形成了更大的冰体。这种过程称为“冰碛作用”，它可以在现代和古代冰川中观察到。其次，对于冰川现象的研究，科学家们发现了许多新的发现。例如，他们发现冰川融化会释放出大量的有机物，这可能对气候变化产生影响。此外，冰川融化还可能导致地质灾害，如山体滑坡和泥石流。另外，地球表面的冰川现象也受到全球气候变暖的影响。由于气温升高，全球冰川面积正在迅速缩小，这可能导致海平面上升和水资源短缺等问题。综上所述，冰川起源和冰川现象的最新研究成果表明，它们对地球环境和气候变化产生重要影响，我们需要加强研究并采取有效的措施保护地球生态环境。

冰川之景壮丽、神奇，世界上有不少冰川久负盛名，吸引着大批游客前去探险、观赏。地球上现存的冰川主要分布在南极、北极和中、低纬度的高山区。只是很不幸，随着全球气候变暖，冰川的面积、体积明显减少，有的甚至发生大规模塌陷或融化消失。

壮丽的冰川之景(图片来自网络)

一般人并不了解：在漫长的 历史 变迁中，地球表面的大片区域曾数次被巨大的冰川覆盖，随着地球气候、地质环境的变化，冰川也在变化着、移动着。科学家们意识到冰川变化移动的行踪里蕴含着对人类研究 地球发展史 有极为重要意义的信息。冰川的行踪问题被关注已有200年了，只是有些谜题多年来一直未能得到圆满的解释。近些年，在某种技术的帮助下，冰川的行踪之谜终于被揭开了，这个谜究竟是怎么揭开的呢？

地质学家们说，是 粒子加速器 帮助他们了解了冰川行踪的真相。

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冰川行踪之谜

地球表面覆盖有大规模冰川的地质时期称为 冰期 ，地球地质史上曾发生过多次大冰期，最近的一次大冰期称为“ 第四纪冰期 ”，约从距今200多万年前开始直到现在。

地球冰期年代划分(图中显示的是年代与温度的关系)(图片来自网络)

第四纪冰期的初期，规模巨大的冰川覆盖了地球北部的大部分地区。由于气候变化，冰川在经历寒冷和变暖(称为间冰期)的交替中有过多次大规模的进退，冰川的移动既有每天以快至30米的速度前进或后退之时，也有慢到以每年约半米的速度移动之时。冰川的移动不仅引起地球地貌的改变，同时还会引起海平面的变化、水系和水文条件的变化、气候的变化、生物的灭绝及变迁等，对整个地球的环境变化有很大影响。

正因冰川的行踪蕴含着丰富的地质信息，地质学家们对冰川移动的时间以及路径的变化十分感兴趣，追踪冰期中冰川的移动信息对研究地球的 历史 、了解近几十万年以来地球的气候变化、人类生存环境的演变具有 极高的研究价值 。

近200年来，地质学家们对冰期中冰川移动的研究并非一帆风顺。他们为理解冰期变化的周期，了解全球气候波动的地理分布并确定时间年表，想方设法用各种技术手段研究着冰川的行踪。

冰川行踪中的某些谜题一直困惑着地质学家们。例如，在相当长的一段时间内，地质学界曾有过这样一个共识：约18000年前，巨大的冰川覆盖了爱尔兰三分之二的地域。与此相关的理论模型由当时测算的地质定年数据分析获得，但直到20世纪初期，用各种技术手段得到的地质定年结果却差别很大，这就使地质学家们一直对此共识心存疑点。

近些年来，地质学家们得以使用了一项最新的技术，他们得到的新结果令人十分意外：18000年前的爱尔兰冰川要比原先测算分析的面积要大得多，不仅完全覆盖了整个爱尔兰，并且还延伸到离岸很远的地方。这是一项什么样的神奇技术呢？

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地质定年方法

为地质事件确定年代在地球发展史的研究中极为重要，科学家们一直在 探索 能准确地进行地质定年的技术手段。

20世纪50年代中期，美国布鲁克海文国家实验室的雷蒙德•戴维斯(Raymond Davis)(就是那位因研究来自太阳的电子中微子获2002年诺贝尔物理学奖的戴维斯)与研究产生宇宙环境背景辐射的奥利弗•谢弗(Oliver Schaeffer)合作提出了一个用“ 宇宙成因核素 (Cosmogenic Nuclides)”可以较准确地进行地质定年的思路。

雷蒙德•戴维斯(Raymond Davis)(图片来自网络)

所谓“ 宇宙成因核素 ”是指来自外层宇宙空间的宇宙射线粒子通过轰击暴露在地球外表的物质(包括大气层和地表)在其内部发生各类核反应产生了新的 核素 (具有一定质子数和一定中子数的原子)，包括这类核素的一些 同位素 (即质子数相同中子数不同的一类原子)。

宇宙射线 直接轰击 暴露在地表的岩石而产生的核素称为 “原地生成核素” ，包括 10 Be(铍)、 26 Al(铝)、 36 Cl(氯)、 3 He(氦)等。通过测定岩石中宇宙成因核素的浓度，并利用核素的生成量和因剥蚀、放射性衰变而引起的流失量函数可以计算出相应的岩石暴露时间从而确定其年代，这种方法被称为 “宇宙成因核素测年法” 。

根据这个原理应可以测算出冰川的行踪。冰川移动后地面或地物才暴露出来，在宇宙射线的照射下这些地面或地物中就会产生某些同位素(产生速率与纬度、高度及组成物的性质相关)。其中一些为 稳定同位素 ，它们的浓度会随着时间的推移逐渐增高，根据其产生的速率与积累的浓度便可计算出的时间从而确定其年代。另外，还会产生一些 放射性同位素 ，它们的浓度随着时间的推移在积累的同时又按自身的半衰期在衰减。综合以上这些条件，测定这些地面或地物中宇宙成因核素的浓度即可确定其暴露的年代，由所测的一系列数据即可较精确地计算出冰川 移动的行踪 。

20世纪50年代时，戴维斯和谢弗已对某些 原地生成核素 进行了研究，遗憾的是他们提出的这种可以用于测试地表岩石暴露年代的 新思路 在那时没有引起人们的足够重视。另一个原因是用这种思路进行研究需要更高灵敏度的粒子探测技术，这在当时还无法实现，地质学家们只能等待相关技术的发展。谁曾想，这一等就 等了几十年 。

戴维斯和谢弗1955年在《Ann NY Acad Sci》上发表的“Chlorine-36in nature”(图片来自网络)

20世纪70年代，斯里尼瓦桑(B. Srinivasan)以及横山幸治(YujiYokoyama)等人对这种宇宙成因核素测年法的研究有了进展。斯里尼瓦桑发现了宇宙成因同位素Xe(氙)(包括 124 Xe、 128 Xe、 131 Xe)，估算了它们的形成速率。而横山幸治等测定了宇宙成因同位素 22 Na(钠)和 24 Na的形成，给出了各种钠同位素形成速率的计算方法。

斯里尼瓦桑、横山幸治20世纪70年代在《 Earth andPlanetary Science Letters》上发表的文章(图片来自网络)

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新技术手段诞生

随着地质学、考古学等研究的发展，对长寿命宇宙成因核素测量的需求越来越迫切，而当时用以进行宇宙成因核素测量的 质谱测量法 及 衰变计数法 灵敏度不够高，相关领域的科学家们始终 期待着更新的技术手段 。

1977年，美国加州大学伯克利分校的理查德·穆勒(RichardA. Muller)提出了一个提高宇宙成因核素测年法灵敏度的新方法—— 用回旋加速器来探测长寿命宇宙成因核素 (如 14 C(碳)、 10 Be(铍)等)。而差不多就在穆勒提出建议的同时，美国罗切斯特大学的研究团队提出了用 串列加速器 (由两段或三段静电加速器组成)测量 14 C的计划(自然界中的 14 C是一种长寿命宇宙成因核素，对 14 C的精确测量对考古学、地质学、海洋学及生物医学等领域均有重要的意义)。

理查德·穆勒(Richard A. Muller)(图片来自网络)

穆勒1977年发表的“RadioisotopeDating with a Cyclotron”(图片来自网络)

实际上，用粒子加速器来进行用同位素来测定地质年代的方法在1939年就有人尝试过。路易斯·阿尔瓦雷斯(LuisW. Alvarez)(就是那位因发明氢泡室及其分析技术、发现共振态获得1968年诺贝尔物理学奖的阿尔瓦雷斯)和罗伯特·科诺(RobertCornog)利用美国劳伦斯伯克利国家实验室60英寸的 回旋粒子加速器 测定了自然界中3He(氦)的存在。但由于当时的粒子加速器束流品质有限，加之粒子探测技术还不够成熟，这方面的研究在此后近40年中无法更深入地开展。

阿尔瓦雷斯和科诺1939年在《Physical Review》上发表的“ 3 Hein Helium”(图片来自网络)

近40年之后，基于粒子加速器技术和粒子探测技术的不断突破，在穆勒等人1977年再次提出用粒子加速器测量长寿命宇宙成因核素的建议后，各研究团队的进展神速。加拿大麦克马斯特大学和美国罗切斯特大学就在1977年在同一期《Science》上发表了用 串列加速器 测量自然界 14 C的结果。

这种新的核分析技术—— 加速器质谱技术 (AcceleratorMass Spectrometry，简称AMS)诞生在20世纪70年代末并迅速发展起来。

加拿大麦克马斯特大学研究团队1977年在《Science》上发表的“Carbon- 14: Direct detection at natural concentrations”(图片来自网络)

美国罗切斯特大学研究团队1977年在《Science》上发表的“RadiocarbonDating Using Electrostatic Accelerators: Negative Ions Provide the Key”(图片来自网络)

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揭开冰川行踪之谜

加速器质谱技术 是基于粒子加速器和粒子探测技术的一种高能质谱测量，大多数加速器质谱技术所用的粒子加速器为 串列加速器 。它克服了传统质谱测量技术中的一些限制，具有极高的同位素 丰度灵敏度 (丰度指该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例，以百分数表示；丰度灵敏度表示测丰度时相对误差的大小)。普通质谱测量的丰度灵敏度最高为10 -8 ，而加速器质谱测量则达到了10 -16 ( 灵敏度竟然提高了数个量级 )，且样品用量少(仅ng量级)、所需测量时间短，迅速成为一种 具有强大优势的新技术手段 。

普通质谱测量示意图。样品电离后，通过电磁场选出特定荷质比来分析原子或分子的质量，但在分析所测核素时会受到有质量数相同的分子本底和同量异位素的干扰(图片来自网络)

加速器质谱测量示意图。可在离子源处引出负离子来抑制部分核素的同量异位素的产生，串列加速器可将负离子剥离成正离子，并利用核探测器鉴别出同量异位素，用于测量长寿命放射性核素十分有效(图片来自网络)

美国普渡大学的加速器质谱研究装置(图片来自网络)

德国HZDR离子束中心的加速器质谱研究装置(图片来自网络)

中国原子能院的加速器质谱研究装置(图片来自网络)

加速器质谱技术出现之后， 宇宙成因核素测年法的精度大大提高 ，这引起了地质学界的广泛关注，冰川行踪的研究有了获得突破的机会。

当冰川厚厚的冰层覆盖大地时巨大的岩石被困在冰下，冰层阻挡了宇宙射线对岩石的攻击。冰川消退的过程中有时会将一些巨石从地层深处推到地面，一旦巨石暴露出来，来自宇宙的射线就开始与岩石内的原子相互作用，迅速产生宇宙成因核素的稀有同位素，例如 3 He(氦)、 21 Ne(氖)或 10 Be(铍)等。

冰川消退过程中一些巨石露出地面受到宇宙射线的轰击(图片来自网络)

为了确定某块巨石是在何时被露出地面的，地质学家们用锤子、凿子，或者用石锯和小型爆炸装置，设法从巨石上弄下一块柚子大小的岩石样品带回实验室。他们将样品细细研磨后提取出某种特定的核素(例如以已知产生宇宙成因核素速率的石英，其主要成分是SiO 2 )，然后再向样品中的原子中加入一个额外的电子(例如发射铯离子)形成带负电荷的元素或分子离子。这些离子被送入 加速器加速 后再轰击薄的金属箔或气体，剥离它们的电子并摧毁剩余的分子，然后再进入 粒子计数探测器 。通过统计不稳定原子与稳定原子的比值，即可揭示宇宙成因核素的数量。根据样品中宇宙成因核素的含量，即可较准确地推算出冰川推出巨石的时间。

地质学家们携带设备到采集岩石样品的区域(图片来自网络)

切割岩石表面10×10厘米的小块岩石作为样品，精确记录每个取样点的GPS定位坐标，用以确定其相对于周围地貌结构和冰川沉积物的位置(图片来自网络)

在格陵兰岛为宇宙成因核素测年采集巨石样品(图片来自网络)

用加速器质谱技术进行宇宙成因核素测年所获数据可准确推算出 历史 上覆盖某处的冰层厚度，这是冰原理论计算模型的关键基础数据(图片来自网络)

美国能源部的《Symmetry》期刊在“用粒子加速器追踪冰川(Trackingglaciers with accelerator)”一文中介绍了弗雷德•菲利普斯(FredPhillips)等地质学家用加速器质谱技术对冰川行踪研究的进展。

《Symmetry》刊登的“Tracking glaciers with accelerator”(图片来自网络)

菲利普斯是美国新墨西哥州矿业与技术学院的冰川运动年代测定专家。由于他在水文、地球化学和地质学之间的相互作用，特别是宇宙成因同位素和地表暴露年龄之间的相互作用方面开创了跨学科的工作，曾多次获得国家和国际的奖项，并于2007年被授予美国科学促进会(AAAS)研究员的荣誉称号。

菲利普斯在 地球科学领域 的大部分成就源于此项技术，即利用岩石和其它地貌中宇宙射线反应形成的Cl(氯)放射性同位素的测量比率，来更精准地确定过去百万年的火山爆发、岩石雪崩、海啸、流星撞击、地震、山体滑坡和冰川运动等地质事件的年代。

弗雷德·菲利普斯(Fred Phillips)(图片来自网络)

菲利普斯1986年在《Science》上发表的“The Accumulation of CosmogenicChlorine-36 in Rocks: a Method for Surface Exposure Dating”(图片来自网络)

正因加速器质谱技术所具有的高灵敏度、小样本量、快速样品制备等优势，地质学家们对用原有测年方法获得的某些同位素的基准数据进行了重新测定， 纠正了原有各种测年方法存在的误差问题， 在地质测年精度方面取得了 重要突破。 根据加速器质谱技术的数据测算，地球的年龄比此前测算的减少了约70万年(够惊人的！)。新的测年标准为地球诞生、大陆及矿床形成、生物演化以及气候变迁等在内的种种地质过程列出了更为精确的时间表。

加速器质谱技术的出现有力推动了地球科学领域的研究进展，据不完全统计，20世纪80年代中期以来发表的关于冰川年代和其它地质年代这方面的研究论文已达数千篇。

通过宇宙成因核素测年获得的希腊南部伯罗奔尼撒半岛上的冰川行踪图(图片来自网络)

近些年，不少地质学家忙于深入研究地球 南极 西部的冰川行踪。这片冰川正处于缓慢崩塌的状态，而这片冰川的崩塌很可能引起海平面的大幅度上升，还会改变海洋循环和气候模式，引起干旱和严重的风暴，这些对地球来说都将是毁灭性的灾难。只有深刻了解 历史 上冰川的行踪才能更好地预见未来，才能研究出应对的办法， 加速器质谱技术将在这项研究中起至关重要的作用。

南极西部的冰川正在加速融化(图片来自网络)

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结语

纵观 历史 ， 加速器质谱技术 的发展大致经历了以下几个阶段：

20世纪70年代末至80代末，大部分加速器质谱装置是在核物理实验研究的粒子加速器基础上改造而成的，拥有大型粒子加速器的核物理实验室均 配置 了从事加速器质谱研究的束线管道，可以测量的核素类型也大大扩展(从 14 C(碳)扩展到 10 Be(铍)、 26 Al(铝)、 32 Si(硅)、 36 Cl(氯)、 39 Ar(氩)、 41 Ca(钙)、 59 Ni(镍)、 81 Kr(氪)、 129 I(碘)、 236 U(铀)和 239 U等)。当时的粒子加速器能量已较高，但用于加速器质谱测量时精确度和稳定性受到一定限制，而且仅有部分束流时间可提供给加速器质谱测量。

20世纪90年代初至21世纪初，由于考古、地质、环境等学科研究的发展，非专用装置无法满足用户的需求，加速器质谱测量的 专用 装置(大部份基于串列加速器)逐渐商品化，有些专用于 10 Be、 14 C、 26 Al、 36 Cl等宇宙成因核素的测量，有些则为海洋学或药物学等某个研究领域专用。

近10年来，加速器质谱测量装置加快向紧凑化、小型化、标准化发展，并在测量精度、灵敏度、测量效率等方面有很大提高，可测的宇宙成因核素不断增加，同时还做到了耗电量低、成本低、维护方便，为更广泛的应用奠定了坚实的基础。

加速器质谱技术是随着粒子加速器技术的发展而崛起的， 在地球科学领域的应用涉及地质、考古、水文、海洋、冰川、气候、地磁等多个学科，在环境科学领域可用于城市污染监测(研究空气中的来源)及核污染监测、全球环境气候变化等。除此之外，加速器质谱技术还在辐射防护、核安全、核废料、放射生态学、生物医学、毒理学和药理学、材料学、植物学、营养学等领域取得了重要研究成果。

这是粒子加速器技术对世界 科技 发展作出的又一重要贡献！

研究王冰冰走红的论文

王冰冰的走红考的是她自己的勤奋努力

电视媒体要严格把关，防止饭圈文化对主流媒体的渗入，不能让颜值主义消解新闻议题的严肃性；营造理性的公共话语空间，引领用户理性思考，回归新闻本质。其次，出镜记者坚持正向的价值导向，积极引导舆论，不能为迎合用户需求而盲目跟风；做好心理调整，理性看待名利，坚守新闻专业主义。

作为央视出镜记者的身份，王冰冰带着央视新闻的标签成功“出圈”，实现了跨媒介的完美联动。王冰冰之所以能够在众多优秀的央视女记者中脱颖而出，离不开其人格化的报道策略。与央视以往庄重、严肃的记者形象不同，王冰冰针对用户多维需求重塑职业画像，破除刻板印象之壁垒，将传统记者职业身份去魅，重塑了萌态的新闻感官，迎合了新媒体平台用户的审美需求。在融媒体环境下，出镜记者王冰冰不再是单一的符号，而是有个人主观意识的新闻带入者。文章分析，央视记者王冰冰的成功出圈给我们提供了主流电视媒体出镜记者年轻化转型的一种可能性，但是不可否认的是，王冰冰之所以能打入年轻群体并非因其一己之力而是多种合力共同作用的结果。王冰冰走红之后，仍然留下许多问题值得思考。文章还认为，出镜记者的成功转型为主流电视媒体带来了可观的收视数据，转变了用户以往对其单一的媒介形象，创造了振奋人心的传播效果。但是，以出镜记者王冰冰的转型实践来分析，我们不能忽视的是，在出镜记者转型的过程中，也面临着一些问题：一是，颜值崇拜下的粉丝文化热潮造成新闻失焦，用户注意力发生偏移；二是，新平台极具互动性的实时弹幕消解新闻的严肃性，用户逐渐成为娱乐的附庸；三是，出镜记者私人话题挤占公共话语空间，理性对话的意义不复存在。回到行业内的视角，上述文章总结：出镜记者的转型之路并非一蹴而就，还有一些坎坡需要去跨越。我们应该清楚地认识到，主流电视媒体在利用出镜记者粉丝资源红利，搭建品牌IP的同时，也要要求自身和出镜记者坚守媒介的道德与底线，充分发挥媒介的社会功能。首先，电视媒体要严格把关，防止饭圈文化对主流媒体的渗入，不能让颜值主义消解新闻议题的严肃性；营造理性的公共话语空间，引领用户理性思考，回归新闻本质。其次，出镜记者坚持正向的价值导向，积极引导舆论，不能为迎合用户需求而盲目跟风；做好心理调整，理性看待名利，坚守新闻专业主义。澎湃新闻记者还注意到，王冰冰走红之后，关于她的研究论文已有多篇。

王冰冰的出现，让大家对央视有了新的认知，原来央妈也喜欢这种萌妹子！很多男生都叫王冰冰老婆其实并不是因为她有多漂亮，而是因为她身上有着东北女孩特有的朴实，加上其清纯颜值，看上去就如同20岁的少女一般。大大的眼睛，不笑时黑白分明，笑起来睫毛弯弯，颇为可爱，就像冬天的暖阳，散发出温暖人心的力量。业绩扎实王冰冰2012年毕业于吉林大学，吉林大学是985高校，她学习的是播音专业，之后进入央视工作，2016年开始作为外派记者，常驻吉林，负责央视吉林方面的新闻报道。基本重大新闻都会参与报道，包括农业项目、黄河水土保护、空军装备、旅游新闻，甚至之前央视春晚长春分会场，她也会参与报道新闻，作为主持人，王冰冰是全能选手。永远不会塌房作为央视记者，王冰冰的政治背景肯定是清白的，并且王冰冰每次发动态都要经过央视的审核，所以王冰冰塌房的概率几乎没有，尤其是在这个日渐爱豆化的市场中，王冰冰的粉丝虽然有些饭圈思维，但是也在可控制范围内，不会出现饭圈那种特别污遭的现象，因此完全不用担心王冰冰会塌房

冰川主题论文

第四纪冰川地球史上最近一次大冰川期。冰川的发生是极地或高山地区沿地面运动的巨大冰体。由降落在雪线以上的大量积雪，在重力和巨大压力下形成，冰川从源头处得到大量的冰补给，而这些冰融化得很慢，冰川本身就发育得又宽又深，往下流到高温处，冰补给少了，冰川也愈来愈小，直到冰的融化量和上游的补给量互相抵消。一般冰川为舌状，冰川面往往高低不平，有的地方有深的裂口，即冰隙。冰川可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。第四纪时欧洲阿尔卑斯山山岳冰川至少有5次扩张。在我国，据李四光研究，相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理4个亚冰期。现代冰川覆盖总面积约为1630万平方公里，占地球陆地总面积的11％。我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山（北坡）、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区，总面积约57069平方公里。冰川期 glacial age，ice age，glacial period 这是指地球气候酷寒，高纬度地方的广阔区域为大陆冰川（continental glacier）所覆盖的时期。最近的冰川期在更新世，据在欧洲和北美研究的结果，认为共有六次冰川期，五次间冰川期。在日本根据分析冰斗地形（围谷地形，kar）地形发现有两次冰川期。最显著的冰川期是在石炭纪－二迭纪，冰川的遗迹残留于冈瓦纳大陆。除上述两大冰川期外，在欧洲和美洲还发现有前寒武纪、中生代和第三纪的冰川遗迹，但都不太显著。地球自诞生后，气候也一直在变迁中。地质年代中地球的气候是温暖和寒冷交替著出现。在数十万年以上的极长周期气候中，有大冰川气候周期和冰川时代气候周期。在震旦纪（大约六亿年前）以前地球上的气候，我们目前并不清楚。从六亿年前前古生代震旦纪起一直到一万年前新生代的第四纪止，地球上的气候共经历了三次大冰川气候。第一次是震旦纪大冰川期，距今约六亿年；第二次是古生代后期的石炭—二叠纪大冰川期，距今约2~3亿年；第三次是新生代第四纪大冰川期，距今约200万年。这三大冰川期气候的时间周期尺度大约是千万年至亿年左右。在第四纪大冰川期气候中，目前我们已经确知其间气候仍是寒冷与温暖交替出现。这段时间世界各地的冰川进退次数并不一致，不过大多数的学者都同意：第四纪北半球大部有四次冰期、三个间冰期和一个冰后期；在北欧则有五次冰期、四次间冰期和一个冰后期。中国第四纪冰川遗迹陈列馆中国第四纪冰川遗迹陈列馆建于1989年，占地1950平方米，建筑面积750平方米，冰川馆是研究我国第四纪冰川学，弘扬李四光及老一辈地质学家爱国敬业精神，向广大观众介绍地质科普知识的爱国主义教育基地。中国第四纪冰川遗迹陈列馆坐落于北京西郊翠微山下第四纪冰川擦痕处，是世界上唯一的以第四纪冰川擦痕实物为基础建立的博物馆。冰川擦痕是地质学家李捷在勘测永定河引水渠地质、地貌时发现的，并经过了李四光等国内外专家学者鉴定，于1957年被确定为北京市重点文物。陈列馆的展陈分为冰川擦痕遗迹和5米长的画廊，包括鸵鸟蛋、恐龙蛋、三叶虫、猛犸象牙等化石及各种大小不同的冰渍石实物标本和介绍冰川知识及冰川资源现状四部分内容。中国第四纪冰川遗迹陈列馆介绍了地球和太阳的形成和关系、人类的诞生、冰川的形成和消亡、李四光创立新中国第四纪冰川学说和地质工作者为寻找中国第四纪冰川遗迹所作的不懈努力。在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期，称为冰河期（ice age）以下简称冰期。这种冰期曾经有过三次，即前寒武晚期、石炭－二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候，地球的年平均气温曾经比现在低10℃～15℃，全球有1／3以上的大陆为冰雪覆盖，冰川面积达5200万平方千米，冰厚有1000米左右，海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时，气候转暖，海平面上升，大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多，如斯堪的纳维亚半岛的峡湾，北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘，阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰，法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等，都是第四纪冰川作用留下的产物。

地理论文最好要抓至一个方面来写，因为地理涉及面极广。如果天马行空，极可能会收不住尾，且会造成泛泛而谈的情况。范文：论地理环境的整体性地理环境的整体性是指全球大小不同的自然综合体内部的各要素和各部分相互联系、相互制约，从而形成一个完整的、独立的、内部具有相对一致性、外部具有独特性的整体。地理环境中各要素和各部分之间的相互联系，相互作用具体表现在以下几个方面：首先，地理环境中这一要素影响另外的要素，这一要素的变化影响到另外要素的变化。如副热带高气压带及信风带控制的大陆中心和大陆西岸，由于常年受到副高下沉气流及来自内陆的信风控制，因此，气候极其干燥。由于水分不足，地表径流浅或全无，物理风化强烈，风成作用盛行，形成大片沙漠、砾漠，植被稀疏，动物则因食物不足而相当贫乏。以上各要素之间是一环扣一环，一个要素影响另外的要素。当其中一个要素发生变化时，其它要素因受其影响，相应的也会发生变化。如人类在沙漠地区引水灌溉，改变水这个要素，就会使其它因素以及整个地理环境发生变化，形成沙漠中的绿洲。又如，在赤道两侧，一般是热带雨林地区，但在赤道两侧的安第斯山脉和东非高原，由于地形这个要素发生了变化，引起其它要素以及整个地理环境也发生变化。安第斯山脉地理环境呈垂直分布，而东非高原则属热带草原景观。另外，地理环境各要素在相互作用过程中，原因和结果经常交换位置。如赤道两侧低平地区，由于全年高温多雨，因而生长茂密的热带雨林，地面发育着砖红壤，森林内生活着多种动物，在这里高温多雨的气候条件是原因，茂密的热带雨林等是结果。但在某些热带雨林地区，由于人为的滥伐，森林植被遭到严重的破坏，反过来也会影响气候、土壤、动物等，使整个地理环境发生变化，出现草原及半荒漠景观。显然，在这里植被的变化是原因，其它要素的变化却成了结果。其次，地理环境中，这一部分会影响到另外的部分，这一部分的变化，会影响到另外部分的变化。如北美洲和欧洲大部分地区位于北半球的西风带，欧洲位于亚欧大陆的西侧，北美洲位于两大洋之间，但欧洲气候海洋性显著，而北美洲却以温带大陆性气候为主，重要的原因是由于北美西部高山高原地区阻挡了来自太平洋的暖湿西风深入内地，使太平洋的影响仅局限于太平洋沿岸一带，而对东部广大地区的影响则很小，完全不可能同大西洋对欧洲气候的影响相比。由于气候不同，导致两洲地理环境差异显著，这说明北美高山高原地区对整个北美地理环境特征的形成有巨大的影响。又如，南美洲安第斯山脉东西两侧同纬度地区地理环境不同：东部圭亚那高原及奥里诺科平原为热带草原地区，同纬度西侧为热带雨林区；东部亚马孙平原为热带雨林区，同纬度西侧为热带草原及热带荒漠区；南纬40°以南，西侧为温带森林区，东侧巴塔哥尼亚高原则为温带半荒漠及荒漠区。显然，安第斯山脉对南美东、西部地理环境的分异起着重要作用。即安第斯山脉这部分影响了它东西两侧的部分。再如，在地质史上存在冰期和间冰期，冰期时，大量地表水以冰层的形式被固结在陆地上，由此引起海平面下降，大陆架露出海面，结果使陆地面积扩大，轮廓发生变化，陆上动植物分布也发生变化。同时，海平面下降还引起流入海洋的河流侵蚀基准面下降，河流下蚀作用加强，河谷下切更深，陆地地形分割剧烈；间冰期，固结在大陆上的冰层消融返回海洋，海平面上升并淹没了大陆架，陆地面积缩校同时，海平面上升，提高了陆地河流的侵蚀基准面，河流下切力减弱，陆地地形分割也不厉害。以上表明大陆部分冰川的伸展与退缩，影响范围扩及全球。在这里，显然冰川的扩大与收缩是原因，其影响是结果，但另一方面，冰川的伸缩又是许多原因造成的。这里，同样也可以看出地理环境各要素及各部分在相互作用的过程中，原因和结果是可以互换位置的。再次，全球大小各级自然综合体内部，任何一个要素和部分的发展变化，都要受到整体的制约。自然综合体一经形成就具有稳定性，其内部各要素和各部分是整体不可分割的部分，要单独改变其中任一要素和部分是困难的。当然，在人类强有力的影响下，地理环境也会发生局部的变化，如由于人工灌溉、沙漠地区可以出现局部绿洲；由于人为滥伐，热带雨林可以局部出现草原及半荒漠景观，但一旦人类的影响停止，让其自然发展，只要大气环流形势不变，最终地理环境仍然要恢复它原来的面貌。这表明任何一个要素和部分的发展变化都要受到地理环境整体的制约。以上说明地理环境各要素和各部分相互联系，相互作用，共同构成一个内部联系密切、具有相对一致性，外部具有独特性的整体。其中部分要素的变化，影响着整体，反之，整体也制约着部分要素的发展变化。以这篇论文为例，它明确了主题。所就好写多了，你完全可以利用它的格式，自己再选一个主要研究方面来写。

保护水资源 水，我们生活中所必需的物资。没有了它，任何生物都不可能生存下来，据资料记载我们地球的71%空间都被水所占据，可是在这数量巨大的水资源中，最终能被我们真正利用的，却极少极少。 淡水与咸水 地球的71%都被水覆盖，其中海洋是地球上最大的水体，在海洋中，水分不断蒸发，河水从地球各处带去的盐分留了下来，浓度不断增加，形成了咸水。冰盖、冰川和永久积雪是陆地上主要淡水水体，冰川在两极和两极至赤道带的高山都有分布，由于大多数是难以利用的极地冰川，所以最终可以为我们所用的大约只占现在发现水资源的4%。与其他资源不同，水，这种由氢和氧组成的物质，作为一种资源有着唯一性，有着不可替代性， 必须利用科学手段将咸水转化成淡水。 水的循环 水存在三种形态——气态、液态、固态。常温下，水以液态的形态存在；高温时水分子活跃开始上升，成为气态；低温时，水就成了固态的冰。大自然中排除生物因素，水不会消失。可是现实中人类、动物、植物甚至机械所耗费的水、污染的水不计其数。原本，水以天为周期不断地在海洋、陆地、天空，三处循环。而现在，因为人类的破坏，水循环也开始减慢，循环周期越来越长，已经有停滞的可能。 人体中的水 水还是我们人类也是所有生物必需的物质。在人体中水大约占70%，人脑中的80%也是水连骨骼和牙组织中都有10%的水血液中更是有90%。看了这些数据，我们不难发现水是人体中最多的物质，它在人体中有着平均体温保证新陈代谢的重大功能。可见，水在人体中也有着如同大自然中一样的循环，这不得不说是一个巧合。 我国地大却水却不“博”，是一个水资源十分稀缺的国家，许多地方的人甚至还喝不到水。水，人人都需要，人人必须珍惜。让我们行动起来，从身边的小事做起，从节约每一滴水开始。为了更多的地方，更多的人们可以喝到水用到水，让我们珍惜自然之水，保护生命之水。因为我们深知------水，不只属于人类，它同样属于地球上的一切生物。让我们保护水资源，共营生命绿色。

虽然各个国家在此都建立了考察站，但真正能够探索到的信息却少之又少。不过这个情况可能就要被打破了，在2017年7月份，一座巨大的冰山从南极冰架上脱落，从而让一段连续12万年从没有让阳光照射过的海域暴露了出来。

后来，俄罗斯、法国和比利时三国成立了一个国际科学考察组，在俄罗斯科学家工作的基础上继续进行古老冰川的探秘工作，最终取得了南极超深度冰层的样品。冰层样品在严格消毒和密封的容器中融化，研究人员在融化的冰水中发现了具有生命形式的细菌、病毒、真菌类微生物。

令科学家惊奇的是，这些富有生命力的有机体，竟能在3000多米深的冰层里生存。科学家相信，对于这些生命物质的研究将有助于人们了解南极冰层深处的生态环境，从而进一步发现南极地下鲜为人知的一面。

这个一直隐藏在南极冰川下的海域，也是第一次暴露在了人类的面前，其中神秘的生态系统更是引起了科学家的好奇，这些长期存在的生态系统会有什么样的不同呢？科学家认为，这是一个非常紧迫的研究过程，因为在阳光照射之后，会让这个约5818平方公里的生态系统发生改变。英国的科学家已经紧锣密鼓的开始进行了考察，相信在不久的将来，会公布更多有用的信息。

还有科学家是这样认为的，南极本来是浮出水面的大陆，但是经过几百万年的漂移，飘到了地球最南端,所以上面的所有生物都被冰封了起来，上面有病毒不是没有可能。当然这个病毒是指生物上的病毒，不是计算机病毒，最新研究表明病毒是细胞核的最原始形态,我们的细胞中存在着很多无害病毒，病毒最主要的形式就是DNA，其次是RNA，也可以说南极厚厚的冰川下冰封了地球历史上对我们现在来说最大最丰富的DNA资源。

遥感技术在冰川研究中的应用论文

森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利（国家林业局西北林业规划设计院，遥感计算中心，西安710048）本文发表于＜陕西林业科技＞2005 摘要：目前，多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。关键词：SPOT5 遥感数据，森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data，forest inventory, data processing前言卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率（光谱和空间）、多时相、周期性、信息量丰富等特点，所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星（即SPOT5星）发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米（短波红外空间分辨率为20米），但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析，在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下，SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查，可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中，尤其，是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践，结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。1．SPOT5卫星遥感数据特点SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术，具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道，轨道高度约832Km，轨道倾角 ，每天绕地球14圈多，重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能，使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪（HRG）、1台高分辨率立体成像装置（HRS）和1台宽视域植被探测仪（VGT）。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果，认为HRG的波段设置（见表1）足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2．SPOT5数据的处理方法和过程SPOT5数据处理工作流程： 遥感数据的订购订购数据时，用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号（PATH/ROW）。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差，间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据，比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察，用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据，但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。根据我们对SPOT5遥感数据的使用，对于森林资源调查，北方9，10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品，在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品，用户可根据自己的工作需要进行处理，同时也可减少费用。 基础数据准备大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1：10000地形图和1：25000数字高程模型（DEM）。将1：1万地形图扫描，扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正，纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1：1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影，而1：万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时，将校正好的1：1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。对于没有1：1万地形图的地区，建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。几何正射校正正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数，这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括：卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。以校正好的1：1万地形图为基准，在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时，应先进行全色波段数据校正，然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正，且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀，影像的边缘部分布要有控制点分布，同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定，根据我们的经验，一景60KmX60Km的SPOT5数据，一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果，在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正用户购买的SPOT5的各级数据，数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正，即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况，用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响，清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa，g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像；f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合根据SPOT5数据波谱特征（表1），各波段分别记录反映了植被的不同特征方面：B4（SWIR）短波红外反映植物和土壤的含水量，利于植被水分状况和长势分析；B3（NIR）近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感；B2（RED）红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感；B1（VIS）可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米，使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰，例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户，进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据（层）的特征，融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段，影像融合分为：像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息，应进行像元级的数据融合，将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样，根据数据融合的目的，即最大限度的突显森林植被信息，应选取B4、B3、B2和PAN波段，根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想：遥感影像地图将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合，叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息，按1：1万地形图分幅生成1：1万纸质图作为外业手图。3. 结果和讨论 几何精度利用SPOT5物理模型，采用1：1万地形图和万DEM ，经过正射校正处理，可使影像的几何精度控制在2个像元内（<10米）,达到1：1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择对于没有全色波段的情况，SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中，林分类型信息提取是最为重要的环节，所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率，丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性，提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。参考文献1．周成虎，杨晓梅，骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，北京，2001，．赵英时.《遥感应用分析原理与方法》，科学出版社，北京，．北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》，2004，．Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展来源： 李德仁 时间： 2005-08-11-23:09 浏览次数: 7921世纪遥感与GIS的发展李德仁（武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉市珞瑜路129号，430079）摘要：在20世纪，人类的一大进步是实现了太空对地观测，即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测，并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上，为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中，遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。关键词：发展趋势；航空航天遥感；地理信息系统；对地观测中图法分类号：P208；随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展，人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想，并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通，为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶，遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术，迅速地成长起来。1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一，短短几十年，遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m，进一步提高到Quckbird（快鸟）的，高光谱分辨率已达到5—6nm，500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOS AM-1（Terra）和EOS PM-1（Aqua）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和D-INSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如，美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR，实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d，空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间，我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿（Where）是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪（SLA）安装在航天飞机上，企图建立基于SLA的全球控制点数据库，激光点大小为100m，间隔为750m，每秒10个脉冲；随后又提出了地学激光测高系统（GLAS）计划，已于2002年12月19日将该卫星IICESat（cloud and land elevation satellite）发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光（1064nm）和可见绿光（532nm）的短脉冲（4ns）。激光脉冲频率为40次/s，激光点大小实地为70m，间隔为170m，其高程精度要明显高于SRTM，可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号，通过测定多普勒频移，以精确解求卫星的空间坐标，具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度，精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道，3个坐标方向达到±5cm精度，对于SPOT 5和Envisat，可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素，直接进行无地面控制的正射像片制作，精度可达到±15m，完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义（What）是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化利用遥感影像自动进行变化监测（What change）关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。自动变化监测研究包括利用新旧影像（DOM）的对比、新影像与旧数字地图（DLS）的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像（或数字地图）进行配准，然后再提取变化目标，这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行，实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器，将数据处理在轨完成，发送回来的直接为信息，而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后，我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设，2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。如果要建立全国1m分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率，其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。“数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题，涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面，有室内各种三维激光扫描与成像仪器，还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后，可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真，而且可以按照时间序列，将历史文化在时间隧道中再现，对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用从遥感科学的本质讲，通过对地球表层（包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层）的遥感，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2]GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段，目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求，形成了面向对象的数据模型和三库（图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库）一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化，更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台，以大型关系数据库（Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理，成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化在传统的GIS中，空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前，空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD（level of detail）技术的多比例尺空间数据库，在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据，多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大，在显示不同比例尺数据时，可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用，真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛，已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等，基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外，可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识GIS是以应用导向的空间信息技术，空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用，它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立，从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译，以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来，从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段，但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究，其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业随着计算机通讯网络（包括有线和无线网）的大容量和高速化，GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库，将可提供全社会各行各业的应用需要。因此，联邦数据库和互操作（federal databases & interoperability）问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享，GIS规律功能模块的互操作与共享，以及多点之间的相同工作，这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费，而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件，这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。目前已兴起的LBS和MLS，即基于位置的服务和移动定位服务，突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关，成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户，若每人每月为MLS支付10元费用，全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来，地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务（geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime）。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]：（1）地球空间信息的基准，包括几何基准、物理基准和时间基准；（2）地球空间信息标准，包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全

森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利（国家林业局西北林业规划设计院，遥感计算中心，西安710048）本文发表于＜陕西林业科技＞2005 摘要： 目前，多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。 关键词：SPOT5 遥感数据，森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data，forest inventory, data processing 前言 卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率（光谱和空间）、多时相、周期性、信息量丰富等特点，所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星（即SPOT5星）发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米（短波红外空间分辨率为20米），但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析，在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下，SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查，可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中，尤其，是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践，结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。 1．SPOT5卫星遥感数据特点 SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术，具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道，轨道高度约832Km，轨道倾角 ，每天绕地球14圈多，重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能，使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪（HRG）、1台高分辨率立体成像装置（HRS）和1台宽视域植被探测仪（VGT）。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果，认为HRG的波段设置（见表1）足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2．SPOT5数据的处理方法和过程 SPOT5数据处理工作流程： 遥感数据的订购 订购数据时，用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号（PATH/ROW）。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差，间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据，比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察，用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据，但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。 根据我们对SPOT5遥感数据的使用，对于森林资源调查，北方9，10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品，在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品，用户可根据自己的工作需要进行处理，同时也可减少费用。 基础数据准备 大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1：10000地形图和1：25000数字高程模型（DEM）。 将1：1万地形图扫描，扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正，纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1：1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影，而1：万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时，将校正好的1：1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。 对于没有1：1万地形图的地区，建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。 几何正射校正 正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数，这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括：卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。 以校正好的1：1万地形图为基准，在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时，应先进行全色波段数据校正，然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正，且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀，影像的边缘部分布要有控制点分布，同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定，根据我们的经验，一景60KmX60Km的SPOT5数据，一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果，在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正 用户购买的SPOT5的各级数据，数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正，即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况，用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响，清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa，g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像；f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合 根据SPOT5数据波谱特征（表1），各波段分别记录反映了植被的不同特征方面：B4（SWIR）短波红外反映植物和土壤的含水量，利于植被水分状况和长势分析；B3（NIR）近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感；B2（RED）红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感；B1（VIS）可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米，使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰，例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合 对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户，进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据（层）的特征，融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段，影像融合分为：像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息，应进行像元级的数据融合，将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样，根据数据融合的目的，即最大限度的突显森林植被信息，应选取B4、B3、B2和PAN波段，根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想：遥感影像地图 将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合，叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息，按1：1万地形图分幅生成1：1万纸质图作为外业手图。 3. 结果和讨论 几何精度 利用SPOT5物理模型，采用1：1万地形图和万DEM ，经过正射校正处理，可使影像的几何精度控制在2个像元内（<10米）,达到1：1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择 对于没有全色波段的情况，SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中，林分类型信息提取是最为重要的环节，所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果 融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率，丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性，提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。 参考文献 1．周成虎，杨晓梅，骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，北京，2001，3-4. 2．赵英时.《遥感应用分析原理与方法》，科学出版社，北京， 3．北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》，2004，68-70. 4．Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展 来源： 李德仁 时间： 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79 21世纪遥感与GIS的发展李德仁 （武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉市珞瑜路129号，430079）摘要：在20世纪，人类的一大进步是实现了太空对地观测，即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测，并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上，为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中，遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。 关键词：发展趋势；航空航天遥感；地理信息系统；对地观测 中图法分类号：P208； 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展，人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想，并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通，为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶，遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术，迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率） 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一，短短几十年，遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m，进一步提高到Quckbird（快鸟）的，高光谱分辨率已达到5—6nm，500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOS AM-1（Terra）和EOS PM-1（Aqua）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和D-INSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如，美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR，实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d，空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间，我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿（Where）是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪（SLA）安装在航天飞机上，企图建立基于SLA的全球控制点数据库，激光点大小为100m，间隔为750m，每秒10个脉冲；随后又提出了地学激光测高系统（GLAS）计划，已于2002年12月19日将该卫星IICESat（cloud and land elevation satellite）发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光（1064nm）和可见绿光（532nm）的短脉冲（4ns）。激光脉冲频率为40次/s，激光点大小实地为70m，间隔为170m，其高程精度要明显高于SRTM，可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号，通过测定多普勒频移，以精确解求卫星的空间坐标，具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度，精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道，3个坐标方向达到±5cm精度，对于SPOT 5和Envisat，可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素，直接进行无地面控制的正射像片制作，精度可达到±15m，完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义（What）是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测（What change）关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像（DOM）的对比、新影像与旧数字地图（DLS）的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像（或数字地图）进行配准，然后再提取变化目标，这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行，实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器，将数据处理在轨完成，发送回来的直接为信息，而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后，我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设，2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。如果要建立全国1m分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率，其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题，涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面，有室内各种三维激光扫描与成像仪器，还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后，可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真，而且可以按照时间序列，将历史文化在时间隧道中再现，对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲，通过对地球表层（包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层）的遥感，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段，目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求，形成了面向对象的数据模型和三库（图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库）一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化，更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台，以大型关系数据库（Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理，成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中，空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前，空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD（level of detail）技术的多比例尺空间数据库，在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据，多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大，在显示不同比例尺数据时，可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用，真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛，已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等，基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外，可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术，空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用，它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立，从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译，以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来，从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段，但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究，其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业 随着计算机通讯网络（包括有线和无线网）的大容量和高速化，GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库，将可提供全社会各行各业的应用需要。因此，联邦数据库和互操作（federal databases & interoperability）问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享，GIS规律功能模块的互操作与共享，以及多点之间的相同工作，这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费，而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件，这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS，即基于位置的服务和移动定位服务，突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关，成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户，若每人每月为MLS支付10元费用，全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来，地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务（geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime）。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]：（1）地球空间信息的基准，包括几何基准、物理基准和时间基准；（2）地球空间信息标准，包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全、保密及技术服务标准以及元数据标准等；（3）地球空间信息的时空变化理论，包括时空变化发现的方法和对时空变化特征的和规律的研究；（4）地球空间信息的认知，主要通过各目标各要素的位置、结构形态、相互关联等从静态上的形态分析、发生上的成因分析、动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时态上的演化分析达到对地球空间的客观认知；（5）地球空间信息的不确定性，包括类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、逻辑的不一致性和信息的不完备性；（6）地球空间信息的解译与反演，包括定性解译和定量反演，贯穿在信息获取、信息处理和认知过程中；（7）地球空间信息的表达与可视化，涉及到空间数据库多分辨率表示、数字地图自动综合、图形可视化、动态仿真和虚拟现实等。目前，这些方面的研究对建立完备的理论尚嫌不足，需要在今后加强这方面的基础研究。 关于遥感与GIS的集成，涉及到GPS和通信技术的集成，本文未作具体讨论，其具体内容可参见文献[4—6]。 3 结语 遥感与GIS在20世纪出现，在21世纪不仅将形成自身的理论体系和技术体系，而且将形成天地一体化的空间信息服务产业，为国民经济建设、国家安全、社会可持续发展和提高人民生活质量做出愈来愈大的贡献。 参考文献： [1] Li D R, Sui H G. Automatic Change Detection of Geospatial Data from Imagery. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2002,34(II):245—251 [2] 龚健雅. 地理信息系统基础. 北京：科学出版社，2001 [3] 邸凯昌. 空间数据发掘与知识发现（第一版）. 武汉：武汉大学出版社，2000. 182 [4] 李德仁，关泽群. 空间信息系统的集成与实现（第一版）. 武汉：武汉测绘科技大学出版社，2000. 244 [5] 李德仁，李清泉. 论地球空间信息技术与通信技术的集成. 武汉大学学报（信息科学版），2001，26（1）：1—7 [6] 李德

中国网/中国发展门户网讯 冰冻圈是地球气候系统五大圈层之一，其组成包括冰川（含冰盖）、冻土、积雪、河冰、湖冰、海冰、冰架、冰山，以及大气圈内的冰晶和过冷水云、降雪、冰雹与霰。冰冻圈的变化与气候、水循环和生态系统的变化有密切关系，其不仅直接影响全球气候、海平面、湖泊和河流的变化，还会对生态与环境及 社会 经济可持续发展带来影响，因此冰冻圈科学在地球科学和人文科学中有着特殊地位。

冰冻圈科学主要研究自然背景条件下地球冰冻圈各组成要素的形成、发育、演化规律，以及各要素之间相互作用的过程；冰冻圈各要素和整体与气候系统其他圈层之间的相互作用、转化和影响；冰冻圈与经济 社会 可持续发展之间的关系——特别是全球和区域冰冻圈变化的适应、减缓和对策。

冰冻圈各要素主要分布在高纬度和高海拔地区，开展地面观测较困难，难以布设高密度观测网络，因此遥感观测成为冰冻圈研究不可或缺的手段。冰冻圈遥感是指采用非接触式观测手段，获取冰冻圈各要素的几何、物质和能量特性的技术。目前，冰冻圈遥感手段涵盖可见光/近红外、热红外、微波、激光、无线电及重力测量遥感方法。遥感平台以卫星为主，航空和地基遥感也是冰冻圈遥感的重要实验手段，近年来兴起的无人机遥感更是丰富了冰冻圈遥感手段。

冰冻圈遥感学作为冰冻圈科学体系中的一个重要分支，该学科与冰冻圈科学体系中其他分支（如冰冻圈水文学、冰冻圈气候学）相互借鉴、相互促进，但也自成体系。本文介绍了冰冻圈遥感学的基本研究内容和方法，进一步回顾国内外冰冻圈遥感的相关研究进展，并分析我国冰冻圈遥感的优势与不足，最后探讨了冰冻圈遥感如何助力“三极”大科学计划。

冰冻圈遥感概述

冰冻圈遥感学由遥感科学的基本原理发展而来，其研究对象又是具有特殊电磁波特性的冰冻圈要素。例如，积雪在可见光波段的高反射率与近红外波段的低反射率，这一特性使得利用多光谱遥感可以非常容易将积雪从其他地物中识别出来；又如，液态水在微波波段的介电常数约为 80，而在冻结为冰晶时则下降到约为 3，这就给利用微波遥感判识土壤或者水体表面是否冻结提供科学的判别标准，如海冰和地表冻融过程。因此，相对于植被、土地利用等遥感，冰冻圈遥感有其特殊的研究方法。

冰冻圈遥感学从研究对象大体可以分为陆地冰冻圈遥感、海洋冰冻圈遥感和大气冰冻圈遥感 3 个方面。陆地冰冻圈主要包括积雪、冰川与冰盖、冻土及河冰和湖冰，针对其的研究内容和手段最为丰富；海洋冰冻圈主要包括海冰、冰架、冰山等；大气冰冻圈主要是大气圈内的冰晶和过冷水云、降雪、冰雹与霰。表 1 列出了大部分冰冻圈遥感内容及相应的遥感技术。可以看出，可见光/近红外及合成孔径雷达（SAR）可监测的参数最多，且同一个参数也可以用不同的遥感方法监测。但是，不同的方法优势不同。以雪深遥感反演为例，SAR和微波辐射计都可以反演雪深。微波辐射计虽然空间分辨率低，但可以获取逐日的积雪变化过程。因此，需要根据研究目标选择相应的技术手段。此外，由于每种遥感方法有各自的优、缺点，往往需要联合多源遥感数据开展监测。以积雪面积为例，可见光遥感可以准确获取积雪面积，但受云层影响会缺失很多地表信息，此时可以联合具有穿透性的微波遥感来补充云层下的积雪信息。

冰冻圈遥感研究进展

冰冻圈遥感技术研究进展

冰冻圈遥感始于 1961 年，但直到 1990 年以后，随着对地观测技术的飞速发展，冰冻圈遥感才取得了迅猛发展。特别是 21 世纪以来，新型、先进传感器的涌现，以及专门针对冰冻圈研究的卫星成功发射和运行，如 NASA 的 ICESAT 卫星和欧洲航天局 CryoSat 卫星，使冰冻圈遥感的发展生机勃勃。

用于冰冻圈观测的遥感技术主要包括： 可见光/红外遥感技术。目前，正朝着长时序、高光谱、高空间和高时间分辨率、大幅宽和三维信息获取等观测能力方向发展。 微波遥感技术。作为主动微波遥感核心传感器的 SAR 技术发展迅速，应用该技术的卫星及后续的雷达卫星任务计划大多具有双站/或 星座 协同观测、极化干涉测量、三维/四维信息获取、高分宽幅数据采集或超高分辨率观测能力，可实现冰冻圈表面动态过程高精细、大尺度和时间连续的监测与评估。 激光、重力及其他新型遥感技术。激光雷达卫星也从单个点观测向点云观测发展，已有的重力卫星已经在大尺度物质平衡中取得了创新性的进展。未来，该类技术将在提升空间分辨率方面取得突破，其他新型遥感技术（如微光遥感）也尝试用于冰冻圈要素提取。

冰冻圈遥感应用研究进展

遥感技术最大的优势在于获取大范围冰冻圈要素的信息，最为显著的成就为利用多源遥感数据评估全球冰川物质平衡及对海平面上升的贡献量。而南极、北极和山地冰冻圈遥感应用具有不同区域的科学问题和技术手段。山地冰冻圈遥感主要围绕冰川、积雪、冻土制图与变化监测，以及这些冰冻圈要素变化对区域生态环境和水资源的影响等开展遥感应用研究。南极冰冻圈遥感应用研究除了评估南极冰盖物质平衡以外，主要针对冰架崩解、触地线、海冰等开展遥感监测；其中，南极制图也是一项重要的科学任务。根据被动微波亮度温度遥感数据获取的长时间序列海冰产品发现，与北极海冰快速减少不同，南极海冰过去数十年变化不大，甚至略有增加。

综上所述，对于区域冰冻圈遥感，北极地区目前被认为最重要，投入项目最多且成果也最多，是研究热点区域；南极地区主要是根据各国家的国力配置和科学家自由 探索 为主；山地冰冻圈则由各地区自主开展相关研究。

我国冰冻圈遥感进展

我国冰冻圈遥感的特点

我国冰冻圈遥感研究区域以青藏高原为主，进展较多、成果丰富；其中，最具有代表性的工作体现在冰川、积雪、冻土 3 个方面。

在冰川遥感方面。冰川遥感技术的不断成熟，为完成我国第一次冰川编目和第二次冰川编目作出了重要贡献；其历程经历了航空遥感解译、陆地卫星资料的大量应用、冰川自动化分类方法发展、冰川属性自动提取等阶段。近年来，我国学者在提取冰川物质平衡、冰川表面流速等方面也取得了突出成绩。

在积雪遥感方面。我国学者建立了长时间序列的积雪面积、雪深和雪水当量遥感产品，得到了广泛应用。特别是利用“风云”气象卫星的被动微波亮度温度发展了我国的雪深反演算法。此外，在光学遥感积雪面积产品去云方面也取得了具有特色的研究贡献，初步解释了青藏高原地区过去 40 年积雪面积和雪深的时空变化。受到青藏高原地形复杂等因素影响，目前遥感雪深产品的空间分辨率还有待进一步提高，以满足水文水资源研究的需求。

在冻土及冰缘环境遥感方面。融合多源遥感信息的综合观测已经成为冻土制图的重要方法。目前，我国学者已得到了青藏高原热稳定性冻土分布及其长序列变化。我国的主动微波遥感技术在地表形变、活动层厚度反演等方面也取得了快速进展，特别是合成孔径干涉雷达（InSAR）方面，具有代表性的是利用被动微波亮度温度发展了地表冻融状态的决策树算法，制备了长时间序列地表冻融循环过程数据 。

我国北极冰冻圈遥感

近年来，我国北极冰冻圈遥感逐步开展，目前侧重在北极海冰监测和通航能力的研究。北极海冰遥感研究主要集中在两方面：海冰范围、类型、密集度等参数反演；海冰与全球气候变化关系。已在利用遥感卫星数据研究航道上海冰的季节和年际变化，分析通航影响因子，以及评估通航能力等方面取得了较好的进展。

如前所述，北极地区除了海冰遥感，还涉及格陵兰冰盖、河冰和湖冰、积雪等诸多研究内容。我国学者近年来也逐步开展相关研究，整体上侧重于遥感数据的分析和产品应用，而在遥感机理与反演方法方面开展较少。随着我国“冰上丝绸之路”倡议的提出和《中国的北极政策》白皮书的发布，北极即将成为我国冰冻圈遥感研究的热点地区。

我国南极冰冻圈遥感的特点

我国自 1983 年加入《南极条约》以来，南极测绘与遥感得到了很好的发展，主要涉及极地测绘、海冰、冰盖及冰架遥感监测等研究内容。在极地测绘方面，我国先后完成了典型地区大比例尺地形图测图，近年来开始冰下地形和海底地形测绘研究。在海冰遥感方面，针对南极海冰范围、海冰类型、海冰密集度、表面反照率等遥感监测方面取得了诸多研究成果。在南极冰盖及冰架遥感监测方面，对地形地貌、冰川流速、物质平衡、触地线、冰面特征、表面冻融、冰下湖等方面开展了实质性的研究工作，特别是冰架崩解对南极冰盖物质损失的贡献。利用陆地资源卫星影像和卫星测高资料，研制了迄今全南极最高分辨率的冰川流速产品（图 ）；并在国际上首次发现东南极威尔克斯地冰川质量持续亏损，绕极洋流变暖可能是导致该冰川加速消融的主要原因。随着我国南极航空探测计划的实施和多颗国产遥感卫星的先后发射，南极冰盖冰厚及其冰下地形、冰下湖泊遥感探测，以及国产卫星南极遥感应用可望形成新的研究热点。

冰冻圈遥感学科发展展望

加强冰冻圈遥感学理论和应用体系研究

冰冻圈涉及生态、水文、大气、海洋、灾害等相关学科。通过加强与这些学科的交叉融合，增强冰冻圈遥感在冰冻圈气候、水文、生态环境和灾害等方法的应用能力，从而在解决这些应用领域的科学问题方面发挥更大的作用。同时，冰冻圈科学与不同学科领域的发展又为冰冻圈遥感学提供新的科学问题和应用机遇。例如，光学、电子学、材料科学等学科的发展为冰冻圈遥感获取数据提供先进的仪器设备，促进冰冻圈遥感学的发展。

随着冰冻圈变化对国家和地区的政治、 社会 、经济和可持续发展的影响不断增强，我国从事冰冻圈遥感学基础理论研究的人员和机构明显不足。因此，有必要在高等院校和研究所开设相关本科和研究生课程，增强公众对于冰冻圈遥感的认识，培养有志于从事冰冻圈遥感科学的人才和队伍。

助力国家“三极”科学计划

南极、北极和以青藏高原为主体的亚洲高山区是地球的“三极”，也是全球冰冻圈的核心分布区域 。“三极”不仅蕴藏着全球最大的淡水资源，且油气资源丰富，是全球资源、能源开发潜在的战略性储备区域，对我国未来发展、国家利益和安全战略具有特殊的重要意义。同时，“三极”是全球气候变暖最为剧烈的地区和全球气候系统多圈层相互作用的典型区，也是影响全球气候与环境变化的关键区和敏感区，其在全球能量和水分循环中发挥着重要作用。因此，“三极”研究是地球系统科学多圈层耦合研究及“未来地球”自然- 社会 科学交叉研究的制高点，国内外科学家正在呼吁开展“三极”科学研究计划。

受自然条件和 社会 发展滞后等因素影响，“三极”地区生态环境地面观测能力非常有限，而遥感获取时空分布的对地观测数据能力则具有得天独厚的优势。尽管遥感已经为“三极”地区提供了大量的冰冻圈数据，但除了 ICESAT 卫星和 CryoSat 卫星之外，现有遥感计划的目标并不是为冰冻圈观测量身设计，“三极”地区的冰冻圈观测的优先度和数据获取能力都很低。例如，欧洲航天局计划 2021 年发射的 BIOMASS 卫星，在科学目标上将极地观测作为第二优先级。虽然近年来日本和中国等发射了一些专门针对极区观测的小卫星，但总体上并没有改变极区观测系统缺乏的局面。因此，为了开展“三极”科学研究计划，未来需加强研发空-天-地一体化的冰冻圈遥感观测系统。针对冰冻圈遥感的特殊观测手段和技术方法，需要加强 3 个方面的研究。

充分利用现有卫星数据，制备极地基础地理信息和生态环境数据集。例如，利用高分辨率遥感数据摸清极地地形、海情、冰情、植被等基础地理环境信息，利用中低分辨率但时间序列较长的遥感数据获取 历史 时期冰川、冰盖、积雪、海冰等冰冻圈和生态环境变化信息，从而为开展“三极”科学研究奠定基础数据支撑。

发展针对冰冻圈科学研究的专门卫星遥感技术。微波波段的优势在于其穿透性。因此，可以考虑发射低频波段（如 P 波段）微波辐射计或者 SAR 卫星，开展以往探测不到的冰冻圈要素如冰川厚度、冰盖层析结构、冻土活动层厚度等。

在提高极地环境观测重访周期方面，可以开展双星联合观测或者卫星组网观测，实现对极地海冰、冰川和冰盖等的快速变化监测。通过双星联合或者卫星组网还可以大幅提高干涉 SAR 测量数据质量，实现冰冻圈表面地形和形变监测。

高空间分辨率重力卫星和大椭圆轨道通讯卫星也是未来极地冰冻圈科学研究的重要内容。我国目前正在制定和研发一些专门针对冰冻圈观测的卫星计划，需要快速推进。

（作者：车 涛，中国科学院西北生态环境资源研究院遥感与地理信息科学研究室副主任、研究员，中国科学院黑河遥感站站长；李 新，中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，中国科学院青藏高原研究所 国家青藏高原科学数据中心； 李新武，中国科学院空天信息创新研究院 ； 江利明，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 大地测量与地球动力学国家重点实验室、中国科学院大学 地球与行星科学学院。《中国科学院院刊》供稿）

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岩溶湖和冰川湖比较研究论文

湖泊可分为构造湖、火山口湖、冰川湖、堰塞湖、喀斯特湖、河成湖、风成湖、海成湖和人工湖（水库）。构造湖是在地壳内力作用形成的构造盆地上经储水而形成的。火山口湖系火山喷火口休眠以后积水而成。岩溶湖由碳酸盐类地层经流水的长期溶蚀而形成岩溶洼地、岩溶漏斗或落水洞等被堵塞，经汇水而形成。堰塞湖由火山喷出的岩浆、地震引起的山崩和冰川与泥石流引起的滑坡体等壅塞河床，截断水流出口，其上部河段积水而成。 冰川湖是由冰川挖蚀形成的坑洼和冰碛物堵塞冰川槽谷积水而成的湖泊。 风成湖是沙漠中低于潜水面的丘间洼地，经其四周沙丘渗流汇集而成的湖泊。 河成湖是由于河流摆动和改道而形成的湖泊。 海成湖是由于泥沙沉积使得部分海湾与海洋分割而成。 潟湖是一种因为海湾被沙洲所封闭而演变成的湖泊，所以一般都在海边。 湖水含盐量是衡量湖泊类型的重要标志，通常把含盐量或矿化度达到或超过50g/L的湖水，称为卤水或者盐水，有的也叫矿化水。卤水的含盐量，已经接近或达到饱和状态，甚至出现了自析盐类矿物的结晶或者直接形成了盐类矿物的沉积。

什么叫单体湖泊，指的是在自然资源环境下。整个湖里就这一个湖泊。有游览观赏的价值。而且是一个整体。这种湖泊就叫做单体湖泊。如果是有多个小型琥珀集合在一起的组成湖泊群落，那就叫做集合型单体。

1 构造湖:由地壳内力作用,包括地质构造运动所产生的地壳断陷、坳陷和沉陷等所产生的构造湖盆,经贮水而形成的湖泊称为构造湖.构造湖具有十分鲜明的形态特征,即湖岸陡峭且沿构造线发育,湖水一般都很深.同时,还经常出现一串依构造线排列的构造湖群.2 断层湖：指由内力的断裂下陷而成的湖泊.它是内力形成湖泊的一种,这类湖泊也可以称为构造湖.3 湖泊的形成有很多因素,如火山活动可以形成火口湖、堰塞湖；地壳运动可以形成构造湖,这一类湖统称为内力湖,意思是地球内部力量作用结果产生的湖泊.还有一种是外力湖,它是在流水、风、冰川等起主导作用的情况下形成的,如冰川湖、海成湖、河成湖、风成湖、岩溶湖等.构造湖 云南高原上的滇池、洱海；青海湖、新疆喀纳斯湖等；火山口湖 白头山天池；河成湖 洞庭湖；海成湖 里海,杭州西湖；堰塞湖 五大连池,镜泊湖；冰川湖 瑶池；岩溶湖 贵州省威宁县的草海；