【摘要】：南北極地區(qū)以固體冰的形式儲存了大量的水資源,其冰含量約為全球冰量的97%,整個南極大陸都被大量的冰所覆蓋。21世紀以來,全球變暖趨勢日益加深,導致大量冰川出現(xiàn)崩塌、融化的現(xiàn)象,引發(fā)了一系列自然災害。與此同時,由于冰川本身固有的運動特性,其內(nèi)部會發(fā)生塑性變形和底部滑動的作用,冰川的運動特性還受到降雪與溫度的影響,這導致單一的對冰川進行一次測量并不能完全了解其內(nèi)部特性。所以對于冰川活動進行長期的監(jiān)測研究,并從中分析出冰川運動模式就顯得尤其重要。對冰川更加深刻的理解與研究不僅可以預測冰川災害,還能夠以此為基礎分析冰蓋積累率,研究古代氣候變化并預測未來地球氣候環(huán)境的變化趨勢等,獲取冰川的第一手數(shù)據(jù)在各種學科領域中都有深刻的意義。目前國內(nèi)外關于冰川監(jiān)測的手段多為航空影像與衛(wèi)星遙感等長跨度、大范圍的遙感監(jiān)測,實地測量多為人工測量。遙感技術雖然監(jiān)測區(qū)域較大,但是它的測量精度較低,不能完全滿足高精度數(shù)據(jù)分析的要求,并且測量花費比較高,而人工實地測量雖然精度較高,但是由于測量地點為南北極冰川,地處偏遠、環(huán)境惡劣,無法進行長期測量。因此,在南極進行冰川監(jiān)測研究必須兼具以上兩種手段的優(yōu)勢,既能無人監(jiān)測,又能保證測量數(shù)據(jù)的精度。盡管上述測量方法各有利弊,但是針對實地考察現(xiàn)場的高精度的長期觀測仍然需要近一步研究。本文在分析了目前冰川移動測量手段的前提下,針對南極考察現(xiàn)場對冰川移動的觀測提出了一種可靠的,高精度的,自動化程度高的實地測量手段。利用載波相位差分技術結合數(shù)據(jù)無線傳輸手段,通過在冰川上搭設全自動無人監(jiān)測站的方法進行冰川的實地測量。文章首先敘述了冰川移動監(jiān)測的背景與意義,然后分別對國內(nèi)外冰川與GPS測量的發(fā)展歷程、研究前沿進行了簡要的說明。從研究內(nèi)容上本文介紹了GPS、RTK差分定位的技術原理和具體參數(shù)的求解方法。隨后提出了整體硬件系統(tǒng)設計思想:利用RTK技術進行多點數(shù)據(jù)采集,應用無線電臺進行站間數(shù)據(jù)傳輸,使用低功耗單片機進行數(shù)據(jù)的自動化采集,最后應用銥星系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)返回國內(nèi)。給出了系統(tǒng)內(nèi)部各模塊選型與其基本參數(shù)。分析了在一對多的實際數(shù)據(jù)采集應用中主要困難與解決辦法,給出了數(shù)據(jù)獲取后的基本處理方法。設計了高集成度的主控電路板,對其硬件電路與軟件編程方面都進行了詳細的闡述。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的的高度自動化,簡化科研人員的繁瑣工作,本文還搭設了基于Lab VIEW的上位機監(jiān)測系統(tǒng),可以實時的顯示出測點的各項信息。實現(xiàn)了監(jiān)測系統(tǒng)的自動化數(shù)據(jù)采集,發(fā)送與整合處理。最后,為了驗證系統(tǒng)硬軟件設計的正確性與本研究的現(xiàn)實要求,對整體系統(tǒng)分別進行了單一模塊的測試與整體實驗,并對實驗結果進行了分析。結果表明,該系統(tǒng)可以滿足對冰川微小移動的長期測量,精度可達厘米級別。擁有較強的實用性,為極地冰川移動提供了新的測量手段。
【圖文】：

圖 2-7 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)實物圖Fig.2-7 Glacier movement monitoring system physical map課題設計的冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的整體實物圖，系統(tǒng)各部架與各類天線組成�？刂葡鋬�(nèi)裝有主控電路板與無線電2V、75AH 的鉛酸蓄電池；支架設計采用抗風強度大的括 RTK天線、電臺天線與銥星天線，分別負責 RTK信返回�？刂葡鋬�(nèi)部如下圖 2-8所示。供電架

圖 2-7 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)實物圖Fig.2-7 Glacier movement monitoring system physic設計的冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的整體實物圖，各類天線組成�？刂葡鋬�(nèi)裝有主控電路板75AH 的鉛酸蓄電池；支架設計采用抗風TK天線、電臺天線與銥星天線，分別負責�？刂葡鋬�(nèi)部如下圖 2-8所示。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P343.6

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 晁強;竇銀科;孫波;郭井學;丁云風;;南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測系統(tǒng)設計及應用分析[J];極地研究;2016年04期

2 劉智康;安家春;馮魚;王澤民;;基于GNSS-R技術的北極黃河站雪深反演研究[J];華東交通大學學報;2016年05期

3 周云霄;竇銀科;潘曜;趙琦;劉慧慧;;基于RTK技術的極地冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的試驗研究[J];太原理工大學學報;2016年04期

4 樓益棟;龔曉鵬;辜聲峰;鄭福;;GPS/BDS混合雙差分RTK定位方法及結果分析[J];大地測量與地球動力學;2016年01期

5 周春霞;鄧方慧;陳一鳴;王澤民;;利用SAR數(shù)據(jù)研究南極Grove山地區(qū)冰流運動特征[J];武漢大學學報(信息科學版);2015年11期

6 鄧方慧;周春霞;王澤民;鄂棟臣;張辛;;利用偏移量跟蹤測定Amery冰架冰流匯合區(qū)的冰流速[J];武漢大學學報(信息科學版);2015年07期

7 陳軍;柯長青;;南極冰蓋表面冰流速研究綜述[J];極地研究;2015年01期

8 張獻生;譚秋林;丁利瓊;康昊;劉文怡;;基于銥星系統(tǒng)的信標機設計[J];計算機測量與控制;2013年10期

9 徐仁廣;;GPS RTK技術在土地整理測繪工程測量中的應用[J];科技創(chuàng)新與應用;2013年20期

10 艾松濤;王澤民;譚智;鄂棟臣;閆明;;北極Pedersenbreen冰川變化(1936～1990～2009年)[J];科學通報;2013年15期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳樹新;GPS整周模糊度動態(tài)確定的算法及性能研究[D];西北工業(yè)大學;2002年

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本文編號：2654589