五周年|李荣兴：基于光学遥感卫星影像的南极冰速产品和方法研究综述
本文内容来源于《测绘学报》 2022年第6期(审图编号GS京( 2022 ) 0149号)
基于光学遥感卫星影像的南极冰流速产品与方法研究综述
李荣兴1、2、李国君1、2、冯甜1、2、沈强3、4、乔刚1、2、叶真1、夏梦莲1、2
1 .同济大学测绘与地理信息学院，上海200092 2.同济大学空间信息科学及可持续发展应用中心，上海200092； 3 .中科院精密测量科技创新研究院，湖北武汉430071； 4 .中国科学院大学地球与行星科学学院，北京100049
基金项目：国家重点研发计划( 2017YFA0603100； 国家自然科学基金( 41730102； 国家海洋局极地考察办公室极地科学协同创新平台项目( CXPT2020017 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。
摘要：冰流速是反映全球变暖条件下南极冰盖变化及其稳定性的最直接和基本指标之一，也是准确估算南极冰盖是否对全球海平面上升做出贡献的重要数据之一。
光学遥感影像以其空间覆盖广、时间和空间分辨率高等优点，是南极冰流速大规模提取的重要数据源。
本文首先对目前利用光学遥感影像进行南极冰流速提取的方法进行了综述，并介绍了相关的软件和工具。
并总结了20世纪60年代以来光学遥感影像生成的南极冰流速产品，分析了其在南极典型地区冰流速产品物质平衡估算、冰架长时间序列变化监测等方面的应用。
最后，总结了光学遥感影像用于南极冰流速提取的优点和未来发展趋势。
关键词：光学遥感影像南极冰流速影像相关特征跟踪
引文格式：李荣兴，李国君，冯甜，等.基于光学遥感卫星影像的南极冰流速产品与方法研究综述[J] .测绘学报，2022，51 (6) 953-963.doi:10.11947/j.agcs.2020
李荣兴、李国军、丰田章男、 et al.areviewofantarcticicevelocityproductsandmethodsbasedonopticalremotesensingsatelliteimages [ j ].actageodaeticaeticartorton
阅读全文： http://XB.sino maps.com/article/2022/1001-1595/2022 06 15.htm
查词
南极冰盖蕴藏着约91%的全球冰量，如果全部融化，全球海平面将上升约58 m，这将成为全球海平面上升的最大潜在贡献者[1-3]。
目前，南极冰盖物质变化的定量评估方法有输入输出法、卫星高程测量法和卫星重力测量法3种[ 4，5 ]。
基于输入输出法的物质变化是指一个流域或冰盖一定时期内所有物质变化之和，以降雪为主的物质积累、表面升华、融水径流等为输入，扣除冰盖注入海洋的冰通量后输出[4-7]。
与其他两种方法相比，输入输出法可以单独研究各流域的物质变化成分，有助于理解各流域内的物质变化[8]。
其中，冰通量的计算需要输入冰从冰盖内部向海洋的传输速度和路径可反演的冰流速图作为数据[9-10]。
因此，冰流速对评价南极冰盖物质变化，了解南极冰盖长期变化过程，估算全球海平面变化具有极其重要的意义[11-12]。
初始南极表面冰流速的测量主要依靠现场观测，通过监测不同时间冰盖表面特征的位置变化来提取冰流速。 具体观测工具有花柄[13]、雪桩[14]、经纬仪或全球定位系统接收机[15]等。
但南极冰盖面积大、环境恶劣，定点实地测量覆盖度低、耗时长。
随着卫星遥感数据处理技术的发展，从卫星遥感影像中获取大范围冰盖表面冰流速的方法取得了很大进展[ 9，16 ]
雷达成像和光学成像是获得南极表面冰流速的主要卫星遥感数据源。
基于雷达图像的冰流速提取始于20世纪90年代遥感卫星ERS-1/2和RADARSAT-1的发射[3]。 随后，Envisat、Sentinel-1等雷达卫星数据用于南极冰流速提取[17]。
利用雷达图像进行冰流速提取的技术分为基于雷达干涉测量和偏移量跟踪的方法。
基于雷达干涉测量的冰流速提取可以达到厘米级精度[9]，但需要能够形成干涉的图像对，当冰流速较快或冰面受表面融水等因素影响变化较大时，会引起干涉图的严重干扰[18-19]。
基于偏移跟踪的方法对相干性要求较低，可以在一定程度上弥补基于雷达图像相干测量方法的不足[20]。
但满足能够形成相干图像和基于偏移跟踪的时间间隔要求，形成全南极测图仍具有较大难度。
因此，利用雷达图像提取南极冰流速往往受到数据空间覆盖和时间间隔的制约[21]。
光学卫星遥感影像是覆盖南极时间和空间最广的卫星数据源。
可用于提取南极冰流速的光学图像可追溯到20世纪60年代的ARGON卫星[22]，其后陆续发射的Landsat、SPOT、MODIS、ASTER、Sentinel-2、WorldView、资源3号等
在空间覆盖方面，光学卫星遥感影像可以实现南极高纬度覆盖[23]。
在重复观测时间内，最短的重复观测间隔可达1 d，实现不同时间跨度的冰流速提取。
空间分辨率可以观测南极冰盖分米级，支持南极高分辨率的冰流速提取。
目前，综合多源光学卫星数据源可支持月尺度或年尺度南极冰流制图[ 17，24 ]，随着卫星技术的发展，有望近期实现周尺度流速制图[25]。
在辐射分辨率上，Landsat 8图像上升到16位，可以区分辐射能的细微差异，更好地体现出裸岩、冰流线及冰流线附近小尺度纹理等特征，有利于冰流速的提取[26]。
由此，光学卫星遥感影像为南极冰流速的提取提供了丰富的数据源。
基于光学图像的南极冰流提取多采用图像相关技术，但由于南极冰盖表面纹理特征缺乏，部分冰盖边缘流速过快，难以保持冰盖表面特征等实际问题，利用光学卫星遥感图像提取南极冰流速也存在不少挑战
针对以上挑战，国内外学者开发了多种针对光学图像的南极冰流速提取方法和工具，推出了多种南极冰流速产品。
本文综述了目前基于光学图像的南极冰流速提取研究，从冰流速提取方法和工具、光学冰流速的主要产品及应用等方面综述了基于光学图像的南极冰流速研究现状，为南极冰盖物质变化研究提供理论和数据支持。
1光学图像冰流速提取方法
基于光学遥感卫星图像的冰流速提取可分为两类。 一类通过图像特征跟踪获取正射校正后的图像，计算两幅图像上的位移，计算冰流速； 另一种方法是，如图1所示，使用波束水平差对原始图像执行核线图像校正，并且通过视差分解方法从地形视差分解冰运动视差。
本文从正射图像的修正、单层/多层图像的匹配、核线图像的视差分解以及流速图的生成几个方面进行综述。
| 图 1 基于光学遥感卫星影像的冰流速提取流程Fig. 1 Flowchart for ice velocity extraction based on optical remote sensing satellite images |
图选项 |
1.1南极地区光学图像正射校正
用于冰流特征跟踪的两幅光学遥感影像可以采用基于波束平差或DEM的正射校正方法来校正地形视差、地图投影、地理位置误差等引起的几何畸变，一般采用基于DEM的正射校正方法[27-28]。
对光学图像进行正射校正需要同步数字高程模型digital elevation model，DEM和一定数量的地面控制点ground control points，gcps [ 29 ]。
南极常用的DEM产品有1940-1999年的ramp ( radarsatantarcticmappingproject ) ( DEM ( 30 )，2003-2005年的GLAS/ICESat卫星激光测高DEM ) 31 )
由于实地测量数量不足，GCPs一般需要在光学成像上进行选择，尽量选择典型的稳定地物，如裸岩。
具体位置的选择可以在DEM产品和地形模糊渲染的辅助下寻找峰的最高点。
如果图像上的裸岩分布较少，也可以选择其他比较稳定的地物，例如低流速的青冰，选择GCPs，但需要参考现有的青冰分布数据库和速度图确认所选青冰的稳定性[33]。
冰盖是冰架冰的常见特征，已被证明冰盖扩张期已存在的冰盖在经过一个冰川周期后仍能维持稳定状态[34]，但由于冰盖表面光滑、无明显纹理特征、坡度平缓
1.2光学图像对的单层匹配方法
对于同一参考坐标系下的南极正射图像对，可以根据两幅图像同名点的位移及其时间间隔计算冰流速。
这里，同名点主要通过在空间域或频域中的图像匹配技术获得。
1.2.1空域图像匹配技术
南极光学图像的空域匹配通常是先在主图像上确定特征点的位置，然后在搜索图像上寻找同名的点。
确定特征点的位置主要有两种方法，一种是利用特征提取算子提取特征点，另一种是以从图像中均匀分割的网格点为特征点[36]。
对于南极冰流线、冰裂隙等纹理特征，比较适用的特征点提取算子有sift ( scaleinvariantfeaturetransform )算子、Harris算子、Shi-Tomasi算子等[35]。
要寻找同名点的位置，可以利用特征点周围像素的灰度值进行基于灰度的模板匹配。
常规匹配算法，如归一化互相关算法( normalized cross correlation，NCC )。
该算法具有对光强线性变化不太敏感、抗干扰能力强等优点[37]。
空域图像匹配技术广泛应用于南极冰流速提取。
如文献[37]所示，基于NCC算法并利用Landsat 7图像，在全球5个区域实现了冰流速提取，包括南极Pine Island冰川区域； 文献[38]利用Landsat 7/8图像将SIFT算子与NCC算法相结合，实现了南极Polar Record冰川区域冰流速提取，证明提高了冰川流速方向变化区域的流速提取精度。
1.2.2频域图像匹配技术
频域匹配是一种通过频域乘积运算或估计频谱相位差来确定图像同名关系的匹配技术。
与空域图像的灰度匹配技术相比，频域匹配技术具有精度高、计算效率高、与频率相关的噪声与对比度不敏感等优点，特别是在视觉对比度较小的冰川区域中，限制了小窗口条件下的匹配效果。
频域匹配方法的匹配形式可分为频域互相关和相位相关两种[39]。
频域互相关是传统的空域互相关基于卷积定理的频域实现，通过快速傅立叶变换计算频域互相关的效率更高。
为了弥补频域互相关未归一化操作的影响，可以通过采用图像梯度[40]或梯度方向[41]代替图像灰度来提高匹配的可靠性。
有关相位的理论基础是傅立叶变换的平移特性。 也就是说，空间域中的平移在频域中表现出线性相位差[42]。 可以看作是频域互相关的近似归一化方式。 该方法与振幅信息无关，仅使用频域相位信息进行处理，因此对图像强度和内容变化的灵敏度减少[43]。
频域匹配技术在南极冰流速监测应用中应用广泛，通过匹配多时相遥感图像有效地定量计算冰流运动变化引起的图像间二维位移场，从而获取冰流速图。
如文献[44]利用ASTER、Landsat等遥感影像计算了东南极Cook冰川的流速及其变化情况； 文献[ 45 ]将MODIS和Landsat多时相图像数据采用梯度方向频域相关方法调查了南极半岛Larsen C冰架2002-2009年间的冰流速； 此外，在文献[46-47]中，采用梯度方向频域匹配方法结合Landsat多光谱图像数据和梯度频域匹配方法结合Sentinel-1A SAR强度图像数据，分析了南北极Pine Island冰川的表面位移场和流速场
1.3光学图像对的多层匹配技术
在南极边缘的快速冰川和冰架区域，冰的流速差异很大。
例如，在文献[ 24 ] 2015年的流速图中，Totten冰架位于边缘与冰流线方向垂直的2.5 km的距离内，包括流速高达1000 m/a的高流速区域和流速小于10 m/a的低流速区域两者。
因此，在南极周边同一风景的光学遥感影像中，流速差大的区域被很好地复盖。
如果图像对的时间间隔长(几年或更长)，就很难获得匹配特征。
在这种情况下，由于同名点的搜索区域难以统一，光学图像直接匹配的结果往往含有较多的匹配错误，难以获得准确的匹配点，导致冰流速提取结果的错误，多层图像匹配技术被应用于南极冰流速提取。
多层图像匹配技术构建图像金字塔，对图像金字塔的每一层进行逐层匹配，实现粗到精、逐层精化的匹配技术[48]。
金字塔图像通常采用高斯滤波和重采样方法产生[49-50]。
执行多级图像匹配时，首先在顶层(即分辨率最低的图像)上选择可靠的人工点作为图像的整体结构约束。
人工点可利用选择GCPs的原则在裸岩、青冰、冰隆等稳定特征上进行选择，也可在冰流区域冰流线、冰裂隙、冰裂隙等具有明显纹理特征的地方进行选择。
裂缝的折点、冰流线与其他特征的交点等。
在下一个图像层中，可以使用空域匹配或频域匹配的方法来逐步细化细节匹配，每个层的匹配结果用于下一层的结构约束，直到完成全分辨率图像上的匹配。
多层图像匹配方法通过多层的图像结构可以逐层约束同名点的搜索范围，从而在不同流速大小的区域也能获得良好的匹配结果。
该方法已用于南极冰川和冰架区域冰流速的提取，文献[50]将该技术应用于20世纪80年代以前ARGON的历史图像匹配，获得了南极Rayner冰川区域的冰流速。
1.4核线图像视差分解技术
高精度的正射图像对于冰流速的正确提取很重要，特别是在短时间间隔的冰流速提取工作中[51]。
但是，在进行20世纪80年代以前的初期的历史遥感影像的正射修正的情况下，很难找到生成正射影像所需的时间一致且高精度的DEM产品。
针对这一问题，文献[50]基于间隔两个月的20世纪60年代的ARGON图像，首先利用波束平差对原图像进行核线校正，利用图像匹配技术从核线图像对中提取同名点对计算视差，利用视差分解技术进行冰流分解
该方法的提出，突破了传统立体图像处理方法只能获得地形信息，不能同时获得速度的限制，将南极大范围冰流速遥感观测的时间延长到20世纪60年代。
1.5流速图的生成
1.5.1长时间间隔流速高估误差的纠正
提取冰流速图像对的时间间隔较长时，例如3年以上，在快速冰川和冰流加速区域会发生冰流速高估。
造成这种误差的主要原因是特征点运动轨迹上的冰流速存在不均匀性，例如向前流动过程中的加速(或减速)会导致冰流速的高估(或低估) )。
文献[52]通过分析Totten和Pine Island冰川区2013-2020年和David冰川区1972-1989年的流速图，证明了这一问题的存在，提出了基于拉格朗日的流速修正方法，实现了长时间间隔流速图的流速修正
1.5.2冰流速的精度评估
基于光学遥感影像提取的冰流速可以通过同期实测数据进行精度评估，但该方法难以在南极全境实施。
因此，全南极冰流速图的精度评估多采用理论分析的方法[ 9，51 ]。
即考虑正射影像误差、特征点提取误差、同名点匹配误差等因素，利用误差传播规律计算冰流速提取精度，绘制南极冰流速误差图。
2光学冰流速提取工具
目前，基于以上南极冰流速提取方法，国内外许多机构开发了多种冰流速提取软件和工具，本节主要介绍了四种常用的南极光学冰流速提取工具，分别是im corr ( image cross-correlationsoftware ) autonomousrepeatimagefeaturetrackingalgorithms )软件，cosi-corr (合作伙伴关系注册)
2.1 Imcorr软件
Imcorr软件是美国国际冰雪数据中心( National Snow and Ice Data Center，NSIDC )开发的冰流速测量软件( 36 )。
该软件基于同一区域的两幅正射图像对，利用互相关快速傅里叶变换方法，提取两幅图像上同一特征随时间的位移，实现冰流场的建立[53]。
Imcorr软件目前广泛用于光学遥感影像冰流速测量，如文献[54]应用该软件基于Landsat 4/5/7影像分别于1988-1991年和2000-2003年南极半岛地区冰流速测量文献[55]应用该软件基于ASTER图像提取了Byrd冰川区2000-2001年冰流速[55]。
2.2自动触发软件
autoRIFT是美国喷气推进研究所( Jet Propulsion Laboratory，JPL )开发的基于空域图像匹配技术的冰流速提取软件，以光学卫星图像的大规模处理为目标。
与现有的冰流匹配软件相比，autoRIFT软件在采用嵌套网格设计、稀疏/密集组合搜索策略、视差滤波方法提高匹配效率的同时，使用了快速的高斯金字塔和过采样方法可以在任意的地理空间坐标网格上进行流速提取，避免了坐标转换过程中信息丢失和图像失真等问题[ 16，56 ]。
基于以上优点，文献[56]应用该软件基于Landsat 4/5/7/8图像对南极1985-2018的its _ live ( inter-missiontimeseriesoflandicevelve
2.3酷睿插件
COSI-Corr是美国加州理工学院开发的基于界面描述语言( IDL )的ENVI插件。 该插件采用基于频域相位依赖的子像素匹配算法，为光学图像的精确校正、图像注册、相关等提供工具，并使用图像相关功能提取冰流速[57]。
该软件已广泛应用于南极冰流速提取工作[58]。
文献[59]应用该软件基于MODIS图像提取了2000-2012年南极半岛北部冰架冰流速[59]； 文献[11]应用该软件基于Landsat 8图像绘制2014、2015年南极冰流速图，并扩展到2020年2013-2019南极范围年冰流速数据，为在更高空间和时间尺度上研究南极提供更好的数据条件
2.4 AISSIV软件
AISSIV是同济大学开发的主要针对20世纪80年代以前早期大跨度光学图像的南极大范围冰流速提取软件[27]。
该软件应用基于空域的多层图像匹配技术，可以克服流速差大、图像对时间宽度长等困难，在流速比较均匀的区域进行单层图像匹配，提高渲染效率。
文献[ 27，50，52，60 ]应用该软件，基于20世纪80年代以前的ARGON图像和Landsat 1/2/4/5图像提取1963-1989年东南极历史冰流速图，为研究南极长期流速变化提供了宝贵的数据
3光学冰流速产品及应用分析
卫星技术的成熟为冰流速的研究提供了高质量的数据支持。
在目前公布的基于光学遥感影像的南极大规模冰流速产品中，数据源平台多集中在Landsat系列上。
该系列卫星提供了20世纪70年代至今的光学图像，图像数据较多，且从Landsat 8图像中提取的冰流产品精度可与基于雷达干涉测量技术生成的冰流产品相媲美[11]。
另外，还有将Landsat图像和ARGON图像组合开发的20世纪60年代到80年代的东南极历史冰流速图。
冰流速是反映冰盖和冰川表面动态变化的重要参数，相关冰流产品涉及冰川运动规律研究、冰川对气候变化响应研究、南极科考安全冰上路径选择、南极机场冰雪跑道建设、冰架稳定性分析、南极冰盖物质平衡计算和海平面上升贡献评估等多方面
3.1基于南极光学成像的冰流速产品
迄今为止，国内外已有多种基于光学遥感影像的南极冰流速产品问世，时间可覆盖至1963-2019年，南极覆盖范围最南可达82.7S，最高空间分辨率为100 m。
本文选取了三种具有代表性的南极冰流速产品进行了详细介绍。
表1基于南极地区光学图像的冰流图tab.1 antarcticicevelocitymapsbasedonopticalsatelliteimages
| 平台 | 产品 | 空间分辨率 | 空间覆盖范围 | 时间跨度 | 精度 |
| Landsat系列 | Landsat 8 Ice Speed of Antarctic(LISA) Version 1[62, 63] | 750750 m | 全南极(至82S) | 2013-2017 | - |
| Global Land Ice Velocity Extraction from Landsat 8 (GoLIVE), Version 1[64] | 300300 m600600 m | 全南极(至/)+陆地冰川1 | 2013-2017 | 0.02~1 m/d | |
| Landsat 8冰流速图[11] | 100100 m | 全南极(至82.5S) | 2013-2016(每年) | 0~20 m/a | |
| Landsat 8冰流速图[51] | 105105 m | 全南极(至82.7S) | 2013-2019(每年) | 0~20 m/a | |
| Landsat 7/8冰流速图[16] | 125125 m11 km | 全南极(至82.4S) | 2013-2015(每年) | - | |
| ITS_LIVE Regional Glacier and Ice Sheet Velocities (年度图)[24] | 240240 m | 全南极(至/)+陆地冰川2 | 1985-2018(每年) | - | |
| MEaSUREs ITS_LIVE Landsat Image-Pair Glacier and Ice Sheet Surface Velocities(像对图)[61] | 240240 m120120 m | 全南极(至/)+陆地冰川2 | 1985-2018 | - | |
| ARGON及早期Landsat数据 | 20世纪60至80年代东南极冰流速图[27, 50, 52, 60] | 500500 m | 东南极(至82.7S) | 1963-1989 | - |
| 1. 纬度82N~82S范围内面积大于5 km2的陆地冰川[64];2. 8个被冰川覆盖的区域：南极、格陵兰、阿拉斯加、加拿大北极、俄罗斯北极、斯瓦尔巴群岛、亚洲高山、巴塔哥尼亚[24, 61]。 | |||||
20世纪60年代至80年代东南极冰流速图是目前唯一80年代以前东南极冰流速的完整产品。
该产品利用20世纪60年代的ARGON图像和20世纪1970-80年代的Landsat 1/2/4/5约2000幅遥感图像，基于单层和多层图像匹配技术的AISSIV软件生成分辨率为500 m的1963-1989年东南极冰流速图
该数据集在Amery冰架、Totten冰架、Fimbul冰架、David冰川和Byrd冰川等区域获得了多期流速产品[52]，为实现持续冰川和冰架流速分析提供了数据支持。
图 2 基于光学遥感卫星影像的南极冰流速图Fig. 2 Examples of Antarctic ice velocity maps based on optical remote sensing satellite images |
图选项 |
ITS_LIVE的流速产品由Gardner等通过autoRIFT软件获取，使用的视频数据为Landsat 4/5/7/8，时间范围为1985-2018年，冰盖(格陵兰和南极洲)和区域)阿拉斯加
ITS_LIVE流速产品包括两种流速图，分别为原始图像对提取的流速图[61]和年平均流速图[24]。
图像相对于流速图有120 m和240 m两种分辨率的产品，年流速图目前只有240 m分辨率的产品。
其中，图像对流速图从重叠轨道或近似轨道图像中提取，年流速图根据当年内所有图像对速度场的误差加权平均值得到[24]。
图2(b )是该产品的平均2000-2013年流速图[16]。
文献[ 11 ]利用Landsat 8光学影像，采用基于频域相位相关技术的COSI-Corr插件，首次成功开发出基于光学影像的全南极冰盖最高分辨率( 100 m )年度( 2014、2015年)冰流速图，其精度为INSAT
在此基础上，文献[51]改进了后处理技术，增加了数据覆盖，开发了全南极2013-2019年期间每年的年冰流速产品。 这是基于光学图像获取的全南极这种分辨率的年冰流速产品。
图2(c )为平均化的2013-2019年南极冰流图[51]。
3.2冰流产品的区域应用
目前对南极冰流速有较为广泛的研究和应用，本文以东南极的Wilkes Land区域和Rayner冰川区域为例，展示基于光学影像的冰流速产品在南极的具体应用。
3.2.1唤醒区域
Wilkes Land位于东南极( 102e(142e，66s ) 70s ) )，濒临东印度洋海域，Totten、Moscow及Frost等冰川位于该区域，该区域流速较高
文献[11]利用2018年Landsat 8图像数据绘制2014、2015年全年全南极流速图，利用文献[9]绘制的2008年流速图，结合冰厚数据、表面物质平衡数据及通量门等数据输入
分析了Wilkes Land所处东印度洋海域区域2008—2015年冰流速变化图，发现该区域存在大面积冰川加速现象，如Totten冰川加速4%，Frost冰川加速约8%。
文献[11]分析了原因，得出该地区物质溢出的增加可能与温暖的极深水周围沿冰架底部通道侵入内陆有关。
3.2.2 Rayner冰川区域
Rayner冰川位于南极东部，覆盖范围约104，000 km2，宽约16k m [ 9，50 ]。
Rayner冰川前缘流速快，达1000 m/a以上，出现崩塌现象，冰川后端流速慢，小于100 m/a。
文献[65]利用间隔2个月的ARGON图像，同时生成1963年的Rayner冰川地区的冰流速图和数字地形模型，根据ARGON图像生成的1963年的DTM和2000-2010年的ASTER GDEM[65]相似并且，在这40年间，研究地区没有发现明显的海拔变化，研究地区没有发现明显的海拔变化
其生成的1963年流速图与SAR影像生成的2007-2009年流速图的空间变化趋势基本一致，从高程和流速两个方面看，该区域在这一时间段没有发生显著变化[50]。
4光学遥感影像提取冰流速的挑战与展望
目前，基于光学遥感影像的南极冰流速提取还存在以下问题：流速提取精度。
基于光学遥感影像提取的冰流速受传感器噪声、图像配准误差及特征匹配误差等因素的影响，必须进一步提高流速提取精度，尤其是提高地线周围流速观测精度，从而估计南极冰盖物质流失和全球海平面上升的
早期冰流速产品的时间展望。
目前已有利用历史光学遥感影像提取冰流速的研究，可追溯到20世纪60年代，但20世纪80年代以前的多期流速产品还很少，利用历史光学遥感影像开发大范围的多期流速产品，是南极早期的冰流速产品
现代冰流速产品的时间分辨率。
由于多国、多星座光学卫星已实现了周或日时间尺度图像获取，需要进一步开发周/日尺度短期冰流速产品，为探索冰川短期速度变化(如季节性、突发性冰川变化)提供数据支持。
多图像融合。
考虑到光学成像易受极夜、云雨天气等因素的影响，将光学成像与雷达成像相结合，弥补了光学成像在特定情况下的不足，能够满足更高时空分辨率和更高作图精度的南极冰流速制图要求。
5结论
目前，基于光学图像的南极冰流速研究已经取得了很多成果。
在数据源方面，近几十年来新发展的卫星遥感对地观测正在满足全南极更高精度和更高时间分辨率的数据需求。
另外，早期历史光学卫星数据的发表将研究南极冰流速的时间轴提前到了20世纪60年代。
在冰流速提取方法上，特征匹配方法不断改进，发展出多种先进的冰流速作图方法，提供了多种冰流速作图工具。
因此，基于现有的光学影像数据和技术资源，南极冰流速图在时间分辨率、空间分辨率及覆盖范围上都有了较大的提高，可以实现月球到十几年多种时间间隔的南极冰流速制图。
现有的南极冰流速提取方法推广到整个冰冻圈，实现山地冰川、格陵兰冰盖等场景的冰流速提取，更好地支撑全球气候变化的研究。
作者简介
第一作者简介：李荣兴( 1959-)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为摄影测量和极地遥感。
E-mail: rli@tongji.edu.cn
通讯作者：冯甜，e-mail:fengtian @ Tongji.edu.cn
初审：张艳玲
复审：宋启凡
终审：金君
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