格陵兰冰盖是世界第二大陆地冰盖,近二十年来处于物质损失加速的状态。这将加剧全球海平面上升,减弱全球海洋温盐环流,对人类应对全球气候变化、实现可持续发展提出重大挑战。冰面消融是造成格陵兰冰盖物质损失的重要原因。每年消融期,冰盖表面产生大量融水,融水在地形等因素作用下输送,形成规模庞大、结构复杂的冰面水文系统。这一系统是以冰面河为通道,冰面湖、锅穴或冰盖边缘为端点的冰面融水存储、输送和释放体系。目前,格陵兰冰盖表面消融研究主要围绕消融模型展开,这类模型大都假设冰面产生的融水能够快速、持续地输送至冰盖边缘并进入大洋,造成冰盖物质损失。这简化了冰面水文系统的作用,未能准确反映冰面融水存储、输送与释放的关键水文过程。因此,为了全面理解冰盖表面消融及其对冰盖物质平衡的影响,就必须深入分析冰面水文系统及其作用。目前,格陵兰冰盖表面水文系统研究尚处于起步阶段。首先,缺乏对冰面湖、冰面河、锅穴等冰面水文要素的基本认识；其次,尚不清楚冰盖表面分配融水的方式：冰盖表面产生的融水,主要存储在冰盖表面,释放进入冰盖内部,抑或离开冰盖进入大洋?这已成为冰面水文系统研究亟待解决的重要科学问题。本文综合多源、多空间分辨率卫星遥感影像和实地测量数据,解决了冰面水文系统研究中特征提取、特征分析、关键变量计算等主要难点,准确提取并系统分析了冰面水文要素及其特征,研究了冰盖表面存储融水的能力,揭示了冰盖表面输送与释放融水的方式和效率,进而初步理解了冰面融水存储、输送与释放的水文过程。本文的主要研究内容和结论包括：(1)冰盖表面水文特征遥感提取方法。冰面湖和冰面河是冰盖表面最为重要的两类水文要素。从遥感影像中正确识别并提取这两类水文要素是研究其特征与作用方式的前提条件。与这两类水文要素光谱或空间特征相似的地物增大了提取难度,冰面水文要素的广泛分布又对提取方法的自动化程度提出了较高要求。研究提出水体特征增强、干扰要素去除、冰面水体识别的技术方案,从遥感影像自动化地、较为准确地提取了冰面湖与冰面河。首先,构建了一种改进的归一化水体指数,增强了冰面水体和影像背景的对比。其次,利用中等空间分辨率遥感影像提取冰面湖,提出了一种综合全局与局部阈值分割的方法,通过初始粗轮廓和影像局部特征生成了冰面湖精细轮廓。再次,利用高空间分辨率遥感影像提取冰面河,提出了一种综合光谱和空间特征的提取方法,有效剔除了干扰特征；利用多尺度匹配滤波,增强了细小水体,保证了水系提取的完整性。最后,提出了一种针对复杂冰面水系的河流等级标记方法。实验结果表明,研究提出的方法解决了冰面水文特征遥感提取的主要技术难点,实现了冰面水文特征的自动提取,提取结果具有较高的准确性和完整性。(2)冰盖表面融水存储遥感研究。冰面湖形成于冰面地形洼地中,是冰盖表面主要的储水容器。研究综合多空间分辨率数字地形模型与卫星遥感影像,计算并分析了冰面湖最大储水量及其影响。首先,提出了一种基于体积与面积乘幂关系的冰面地形洼地形态拟合方法,通过中等空间分辨率数字地形模型计算了冰面地形洼地的体积,并利用高空间分辨率数字地形模型验证了计算精度。其次,通过长时间序列ASTER卫星遥感影像提取冰面湖,集成洼地体积计算了冰面湖的最大储水量。最后,对比分析了冰面湖储水量与冰盖表面总消融量。结果表明,2000-2011年西南格陵兰冰盖消融区冰面湖的最大储水量为2.34 km3,占该地区同期年平均模拟径流总量的4.8%,这一重要的水文参数揭示了冰面湖存储融水的能力有限,大部分融水并未存储在冰盖表面。(3)冰盖表面融水输送与释放遥感研究。冰面河是冰盖表面输送融水的主要载体,构成了规模庞大的冰面水系。研究集成高空间分辨率遥感影像和实地测量冰面河数据,分析了冰面水系输送与释放融水的方式和效率。首先,利用WorldView高空间分辨率遥感影像提取冰面水系,制作了冰面水系专题地图。其次,以锅穴为水系出口,分析了冰盖表面融水释放的空间位置。再次,分析了水系长度、河流等级、分汊系数、辫状指数、坡度、地形起伏比、水系密度等一系列冰面水系形态特征。最后,提取了冰面河河宽与河流比降,结合实地测量数据,分析了冰面河水力几何特征,计算了冰面水系径流量。结果表明,2012年7月消融期,西南格陵兰冰盖Kangerlussuaq地区发育着523个等级、规模、形态、水力几何特征各异的冰面水系,控制着冰盖表面融水的输送和释放；该地区冰面水系总径流量1336 m3/s,2012年7月共输送融水3.58 km3,占同期消融模型模拟径流总量的62.3%；冰盖表面产生的大部分融水均通过冰面水系输送,最终由锅穴释放进入冰盖内部,并未存储于冰面湖或离开冰盖汇入大洋。