【摘要】：南北極地區(qū)以固體冰的形式儲(chǔ)存了大量的水資源,其冰含量約為全球冰量的97%,整個(gè)南極大陸都被大量的冰所覆蓋。21世紀(jì)以來,全球變暖趨勢(shì)日益加深,導(dǎo)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(zāi)害。與此同時(shí),由于冰川本身固有的運(yùn)動(dòng)特性,其內(nèi)部會(huì)發(fā)生塑性變形和底部滑動(dòng)的作用,冰川的運(yùn)動(dòng)特性還受到降雪與溫度的影響,這導(dǎo)致單一的對(duì)冰川進(jìn)行一次測(cè)量并不能完全了解其內(nèi)部特性。所以對(duì)于冰川活動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)研究,并從中分析出冰川運(yùn)動(dòng)模式就顯得尤其重要。對(duì)冰川更加深刻的理解與研究不僅可以預(yù)測(cè)冰川災(zāi)害,還能夠以此為基礎(chǔ)分析冰蓋積累率,研究古代氣候變化并預(yù)測(cè)未來地球氣候環(huán)境的變化趨勢(shì)等,獲取冰川的第一手?jǐn)?shù)據(jù)在各種學(xué)科領(lǐng)域中都有深刻的意義。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于冰川監(jiān)測(cè)的手段多為航空影像與衛(wèi)星遙感等長(zhǎng)跨度、大范圍的遙感監(jiān)測(cè),實(shí)地測(cè)量多為人工測(cè)量。遙感技術(shù)雖然監(jiān)測(cè)區(qū)域較大,但是它的測(cè)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(cè)量花費(fèi)比較高,而人工實(shí)地測(cè)量雖然精度較高,但是由于測(cè)量地點(diǎn)為南北極冰川,地處偏遠(yuǎn)、環(huán)境惡劣,無法進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)量。因此,在南極進(jìn)行冰川監(jiān)測(cè)研究必須兼具以上兩種手段的優(yōu)勢(shì),既能無人監(jiān)測(cè),又能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。盡管上述測(cè)量方法各有利弊,但是針對(duì)實(shí)地考察現(xiàn)場(chǎng)的高精度的長(zhǎng)期觀測(cè)仍然需要近一步研究。本文在分析了目前冰川移動(dòng)測(cè)量手段的前提下,針對(duì)南極考察現(xiàn)場(chǎng)對(duì)冰川移動(dòng)的觀測(cè)提出了一種可靠的,高精度的,自動(dòng)化程度高的實(shí)地測(cè)量手段。利用載波相位差分技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)無線傳輸手段,通過在冰川上搭設(shè)全自動(dòng)無人監(jiān)測(cè)站的方法進(jìn)行冰川的實(shí)地測(cè)量。文章首先敘述了冰川移動(dòng)監(jiān)測(cè)的背景與意義,然后分別對(duì)國(guó)內(nèi)外冰川與GPS測(cè)量的發(fā)展歷程、研究前沿進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明。從研究?jī)?nèi)容上本文介紹了GPS、RTK差分定位的技術(shù)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(shè)計(jì)思想:利用RTK技術(shù)進(jìn)行多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集,應(yīng)用無線電臺(tái)進(jìn)行站間數(shù)據(jù)傳輸,使用低功耗單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集,最后應(yīng)用銥星系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)返回國(guó)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(duì)多的實(shí)際數(shù)據(jù)采集應(yīng)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(shè)計(jì)了高集成度的主控電路板,對(duì)其硬件電路與軟件編程方面都進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的的高度自動(dòng)化,簡(jiǎn)化科研人員的繁瑣工作,本文還搭設(shè)了基于Lab VIEW的上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)的顯示出測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)信息。實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集,發(fā)送與整合處理。最后,為了驗(yàn)證系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)的正確性與本研究的現(xiàn)實(shí)要求,對(duì)整體系統(tǒng)分別進(jìn)行了單一模塊的測(cè)試與整體實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以滿足對(duì)冰川微小移動(dòng)的長(zhǎng)期測(cè)量,精度可達(dá)厘米級(jí)別。擁有較強(qiáng)的實(shí)用性,為極地冰川移動(dòng)提供了新的測(cè)量手段。
【圖文】：

圖 2-7 冰川移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖Fig.2-7 Glacier movement monitoring system physical map課題設(shè)計(jì)的冰川移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體實(shí)物圖，系統(tǒng)各部架與各類天線組成。控制箱內(nèi)裝有主控電路板與無線電2V、75AH 的鉛酸蓄電池；支架設(shè)計(jì)采用抗風(fēng)強(qiáng)度大的括 RTK天線、電臺(tái)天線與銥星天線，分別負(fù)責(zé) 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(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖Fig.2-7 Glacier movement monitoring system physic設(shè)計(jì)的冰川移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體實(shí)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(shè)計(jì)采用抗風(fēng)TK天線、電臺(tái)天線與銥星天線，分別負(fù)責(zé)。控制箱內(nèi)部如下圖 2-8所示。
【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】：2018
【分類號(hào)】：P343.6

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 晁強(qiáng);竇銀科;孫波;郭井學(xué);丁云風(fēng);;南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)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(shù)的北極黃河站雪深反演研究[J];華東交通大學(xué)學(xué)報(bào);2016年05期

3 周云霄;竇銀科;潘曜;趙琦;劉慧慧;;基于RTK技術(shù)的極地冰川移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);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(jié)果分析[J];大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué);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(yùn)動(dòng)特征[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)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(cè)定Amery冰架冰流匯合區(qū)的冰流速[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2015年07期

7 陳軍;柯長(zhǎng)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(xiàn)生;譚秋林;丁利瓊;康昊;劉文怡;;基于銥星系統(tǒng)的信標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2013年10期

9 徐仁廣;;GPS RTK技術(shù)在土地整理測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)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(xué)通報(bào);2013年15期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

，

本文編號(hào)：2654589