本文關(guān)鍵詞：南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全球變暖已成為為人類日益關(guān)注的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外氣候?qū)＜乙呀?jīng)將研究的熱點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移至南極冰蓋表面物質(zhì)平衡狀況以及其對(duì)海平面變化的影響。眾所周知,南極冰蓋中存儲(chǔ)的淡水資源大約占全球總淡水量的70%。研究南極冰蓋物質(zhì)的平衡狀況對(duì)于研究大氣水循環(huán)、大氣熱動(dòng)力循環(huán)以及海平面的變化具有重大的參考價(jià)值。南極冰蓋在每年都會(huì)出現(xiàn)不同程度的降雪,降雪后由于消融和風(fēng)蝕的作用會(huì)形成大小不一的無(wú)規(guī)則的雪壟或雪丘,這些形成的雪丘和雪壟一方面對(duì)南極冰蓋表面物質(zhì)平衡的研究有極大參考意義,另一方面對(duì)南極科考隊(duì)的精密儀器和重要物資的運(yùn)輸造成嚴(yán)重影響,所以對(duì)南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征的研究具有十分重要的意義。南極內(nèi)陸冰蓋表面物質(zhì)平衡的研究與其表面特征息息相關(guān),南極內(nèi)陸冰蓋表面的特征與冰蓋表面年際降雪量、冰蓋表面風(fēng)速有關(guān),冰蓋表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、積雪層厚度,這些特征對(duì)研究南極冰蓋表面地貌具有重要的參考價(jià)值。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于冰蓋物質(zhì)平衡的監(jiān)測(cè)方法有很多,衛(wèi)星遙感技術(shù)主要應(yīng)用于獲取大空間尺度上的物質(zhì)平衡信息,如整個(gè)南極洲表面物質(zhì)平衡信息,但通過(guò)此方法會(huì)產(chǎn)生較多的誤差因素。并且僅僅依靠衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取冰蓋表面物質(zhì)平衡信息的結(jié)果并不十分精確。因此實(shí)地測(cè)量的數(shù)據(jù)不可或缺。如花桿法、雪層物理/化學(xué)層位法、超聲高度計(jì)法等方法是進(jìn)行南極冰蓋表面物質(zhì)平衡信息實(shí)地測(cè)量常用方法。但這些技術(shù)手段都有其不足之處,比如采集數(shù)據(jù)可靠性差、精度不高、勞動(dòng)強(qiáng)度大和無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)等。本文在分析了國(guó)內(nèi)外冰蓋表面特征監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)南極內(nèi)陸的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,提出了車載自動(dòng)化監(jiān)測(cè)冰蓋表面雪面特征的方法,并進(jìn)行了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析;該系統(tǒng)包括以三軸振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)雪地車顛簸幅度及傾斜角度來(lái)及時(shí)調(diào)整雪橇車的行進(jìn)速度及行進(jìn)姿態(tài),以GPS模塊監(jiān)測(cè)車輛行進(jìn)方位及距離,以激光測(cè)距傳感器和CCD圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合監(jiān)測(cè)雪地雪橇車行進(jìn)過(guò)程中沿途路段的積雪層厚度。通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了冰蓋表面地貌特征的監(jiān)測(cè);該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2014年11月在中國(guó)31次南極考察中進(jìn)行了監(jiān)測(cè)應(yīng)用,通過(guò)對(duì)以上監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析,初步給出了中山站至昆侖站沿途的冰蓋表面雪面粗糙度及積雪層度結(jié)果,為研究南極內(nèi)陸冰蓋表面粗糙度和表面物質(zhì)平衡信息提供了輔助參考數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：南極冰蓋 表面特征 傳感器 粗糙度 積雪深度
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P343.6;TP274
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 選題的背景和研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)10-12
• 1.3 本課題研究目的和主要內(nèi)容12-15
• 第二章 南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原理15-31
• 2.1 南極冰蓋表面地貌特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)15-17
• 2.1.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)15-16
• 2.1.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-17
• 2.2 冰蓋表面粗糙度監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)及原理分析17-26
• 2.2.1 三軸振動(dòng)傳感器的硬件設(shè)計(jì)18-24
• 2.2.2 三軸振動(dòng)傳感器的工作原理24-26
• 2.3 雪橇車振動(dòng)位移值計(jì)算方法26-27
• 2.4 雪橇車行進(jìn)姿態(tài)監(jiān)測(cè)原理27-28
• 2.5 雪橇車行進(jìn)距離監(jiān)測(cè)原理與算法研究28-30
• 2.5.1 GPS模塊數(shù)據(jù)采集28-29
• 2.5.2 雪橇車行近距離算法研究29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 冰蓋表面積雪深度監(jiān)測(cè)方法設(shè)計(jì)及原理研究31-47
• 3.1 冰蓋表面積雪深度監(jiān)測(cè)方法概述31
• 3.2 激光測(cè)距傳感器的選型及測(cè)距原理31-34
• 3.2.1 激光測(cè)距傳感器的選型及相關(guān)參數(shù)31-32
• 3.2.2 激光測(cè)距傳感器的測(cè)距原理32-34
• 3.3 CCD圖像傳感器輔助監(jiān)測(cè)積雪深度原理分析34-46
• 3.3.1 CCD攝像機(jī)的選型及相關(guān)參數(shù)34-36
• 3.3.2 數(shù)字圖像處理方法36-37
• 3.3.3 邊緣檢測(cè)算子的分析與選擇37-44
• 3.3.4 數(shù)字圖像處理輔助監(jiān)測(cè)積雪層厚度算法研究44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)47-63
• 4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)47-48
• 4.2 基于VB語(yǔ)言的南極內(nèi)陸冰蓋表面特征監(jiān)控界面設(shè)計(jì)及程序編寫48-61
• 4.2.1 上位機(jī)監(jiān)控主界面的框架設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 基于VB的上位機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)及程序編寫49-58
• 4.2.3 CCD圖像傳感器圖像采集界面設(shè)計(jì)及程序編寫58-61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 第五章 南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析63-75
• 5.1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析63-68
• 5.1.1 三軸振動(dòng)傳感器實(shí)驗(yàn)測(cè)試63-65
• 5.1.2 三軸振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)測(cè)量精確度實(shí)驗(yàn)分析65-67
• 5.1.3 GPS測(cè)距實(shí)驗(yàn)67-68
• 5.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在南極內(nèi)陸的試驗(yàn)應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析68-73
• 5.2.1 冰蓋表面粗糙度數(shù)據(jù)分析69-71
• 5.2.2 冰蓋表面物質(zhì)平衡信息采集及分析71-73
• 5.3 本章小結(jié)73-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄一 三軸振動(dòng)傳感器硬件電路原理圖81-82
• 附錄二 三軸振動(dòng)傳感器內(nèi)部實(shí)物圖82-83
• 附錄三 專利受理圖83-84
• 附錄四 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主程序84-91
• 致謝91-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與成果情況93

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本文編號(hào)：379587