南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计与应用研究

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1、分类号密级太原理工大学硕±学位论文南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统题目设计与应用妍究ＤｅｓｉｇｎｏｆＭｏｎＵｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，、一Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ英文并列题目Ｓ化ｄｙｏｆＡｎｔａｒｃｔｉｃＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌ研究生姓名：２０１３５２０１７２学号：电气壬垄专业：电力电子与电力传动研究方向．窦银科导师姓雀：职称：学位摄予单位：太原理工大学论文提交日期２０１６／５山西？地化：太原太厭理王大學声

2、明：本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行硏究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本声巧的法律责任由本人承担。ｋ论文作者签名：期：ｈｌＬ日．参每关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可Ｗ采用影印、缩印或其它子复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借

3、阅；④学校可Ｗ学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。作者签名；：＿—日期＿一於如６＇巧：导师签名日期：《妹太原理工大学硕士研究生学位论文南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计与应用研究摘要本课题是“国家自然科学基金项目”（编号41176080）和国家海洋局“南北极环境综合考察与评估”专项（编号CHINARE2015-02-02）资助下针对南极内陆冰盖表面地貌特征进行监测的一项应用研究。全球变暖已成为为人类日益关注的问题，国内外气候专家已经将研究的热点逐渐转移至南极冰盖表面

4、物质平衡状况以及其对海平面变化的影响。众所周知，南极冰盖中存储的淡水资源大约占全球总淡水量的70%。研究南极冰盖物质的平衡状况对于研究大气水循环、大气热动力循环以及海平面的变化具有重大的参考价值。南极冰盖在每年都会出现不同程度的降雪，降雪后由于消融和风蚀的作用会形成大小不一的无规则的雪垄或雪丘，这些形成的雪丘和雪垄一方面对南极冰盖表面物质平衡的研究有极大参考意义，另一方面对南极科考队的精密仪器和重要物资的运输造成严重影响，所以对南极内陆冰盖表面地貌特征的研究具有十分重要的意义。南极内陆冰盖表面物质平衡的研究与其表面特征息息相关，南极内陆冰盖表面的特征与冰盖表面年际降雪量、

5、冰盖表面风速有关，冰盖表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、积雪层厚度，这些特征对研究南极冰盖表面地貌具有重要的参考价值。目前，国内外关于冰盖物质平衡的监测方法有很多，卫星遥感技术主要应用于获取大空间尺度上的物质平衡信息，如整个南极洲表面物质平衡信息，但通过此方法会产生较多的误差因素。并且仅仅依靠卫星遥感技术获取冰盖表面物质平衡信息的结果并不十分精确。因此实地测量的数据不可或缺。如花杆法、雪层物理/化学层位法、超声高度计法等方法是进行南极冰盖表面物质平衡信息实地测量常用方法。但这些技术手段都有其不足之处，比如采集数据可靠性差、精度不高、劳动强度大和无法连续监测等。本文在分析了国

6、内外冰盖表面特征监测的现状及其优缺点的基础上，针对南极内陆的实际现场环境，提出了车载自动化监测冰盖表面雪面特征的方法，并进行了监测系统的设计与数据分析；该系统包括以三轴振动传感器监测雪地车颠簸幅度及倾斜角度来及时调整雪橇车的行进速度及行进姿态，以GPS模块监测车辆行进方位及距离，以激光测距传感器和CCD图像传感器进行数据融合监测雪地雪橇车行进过程中沿途路段的积雪层厚度。I太原理工大学硕士研究生学位论文通过数据采集系统的实时监测软件平台，实现了冰盖表面地貌特征的监测；该监测系统于2014年11月在中国31次南极考察中进行了监测应用，通过对以上监测数据的分析，初步给出了中山站

7、至昆仑站沿途的冰盖表面雪面粗糙度及积雪层度结果，为研究南极内陆冰盖表面粗糙度和表面物质平衡信息提供了辅助参考数据。关键词：南极冰盖，表面特征，传感器，粗糙度，积雪深度II太原理工大学硕士研究生学位论文DESIGNOFMONITORINGSYSTEMANDAPPLICATIONANALYSISOFANTARCTICTOPOGRAPHICALCHARACTERISTICSABSTRACTThistopicisanappliedresearchaimedatmonitoringthetopographicalcharacterist