基于星载雷达特征参数的黄河冰厚反演及冰储量估算

冰厚是冰凌成因分析及预报的重要基础信息,可为防凌减灾提供重要依据。以黄河内蒙古段包头至头道拐水文站为例,利用Sentinel-1雷达影像结合Sentinel-2光学影像对研究区河冰厚度进行估算,首先对Sentinel-2光学影像进行处理,提取凌汛期前黄河主河道边界;然后对Sentinel-1雷达影像进行处理,提取2个强度信息和4个极化分解参数,分析6个雷达特征参数与河冰厚度的相关性;选择相关性最高的参数,采用统计回归方法建立冰厚反演线性回归模型,模型的调整R²为0.657,验证RMSE为9.82 cm,MRE为13.46%,MAE为8.26 cm;对凌汛期黄河冰厚进行反演,分析冰厚时空变化特征,并估算冰储量,同时讨论了河冰的散射机制。研究证明了主动微波遥感数据在黄河冰厚反演中的可行性,可为黄河内蒙古段防凌减灾提供科学参考。     

东南极内陆格罗夫山地区冰厚及冰下地形特征

中国第30次南极科学考察队格罗夫山分队(CHINARE30, 2013-2014年)利用雪地车载深层探冰雷达在东南极格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查, 获得了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间详细的冰厚及冰下地形特征. 通过对雷达数据分析表明, 哈丁山北部区域平均冰厚为580 m, 最大冰厚超过1 000 m, 出现在该区域的东北方向, 而东南方向冰厚相对较小; 萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域的平均冰厚为610 m, 最大冰厚超过1 100 m, 该区域槽谷发育十分成熟, 槽谷形态近似呈U型. 通过对雷达剖面影像的筛选和分析, 推测在格罗夫山地区可能存在2个液态冰下湖泊.     

定点冰厚观测新技术研究

冰厚是冰科学和冰工程研究中最关键的物理指标之一,为满足定点冰厚观测不同需要,发展了3种定点冰厚观测新技术。结合它们的测量原理及其现场或实验室的应用结果,论述了它们的适用性和各自的优点。基于磁致伸缩原理的冰厚测量仪现场测量精度达±2mm,解决了制约海冰热力学模式向精细发展的"瓶颈"问题;电阻式冰厚测量仪比利用温度廓线推求冰厚的技术更加可靠,且具有自动测量冰川表面物质平衡,进行河道、湖泊以及水库冰厚观测时同时监测其冰下水位的潜力;热电阻丝冰厚测量装置制作简单廉价、使用方便、数据可靠,在中国北方小型水文站广泛推广是适合的。     

天山乌鲁木齐河源一号冰川探地雷达测厚及其数据分析

探地雷达是一种利用电磁波的反射原理探测地下介质分布特征的地球物理勘探技术，在冰川研究中发挥了重要作用。在天山一号冰川上用探地雷达进行了探测，获得了能够清晰地分辨冰一岩界面的雷达剖面。根据这些雷达剖面读出冰厚值，再结合最新的冰川地形图，作出了天山一号冰川的冰厚等值线图和冰下地形图；并由天山一号冰川最新的表面积数据推算了冰储量。     

祁连山七一冰川雷达测厚及冰储量估算北大核心CSCD

冰厚分布和冰储量是冰川水资源、冰川变化和冰川动力学模拟研究的基础数据。本文基于七一冰川冰厚度雷达测量结果,结合GPS位置数据、遥感数据和冰川地形数据,运用协同克里金空间插值算法,绘制了冰厚分布图和冰床地形图,并运用厚度积分法估算了冰川冰储量。2015年七一冰川的面积为2.517km^(2),平均冰厚和冰储量分别为44.9m和0.1129km^(3),实测最大冰厚为115m。海拔4 480~4 600m和海拔4 640~4 800m是七一冰川两个冰厚值较大的区域,平均冰厚分别为88m和97m。     

测地雷达在寒区浅层地质调查中的应用

本综述了测地雷达技术在寒区浅层地质调查中的应用，包括：圈出地下冰，探测多年冻土构造、冻土上限、冰丘内部构造，测量河、湖冰厚度，多年冻土冻结核防护坝的勘深和监测，以及探测埋设的管道及其周围上层状态的变化等。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川重力测厚资料的重新解释

1981年我们分别用雷达、地震、重力勘探测定了天山乌鲁木齐河源1号冰川的厚度。1982年试验热水钻时,在东支冰川C′—D′剖面间布置了钻孔,钻深达109.90米,推测下部还有2—3米的冰夹石。根据此钻孔的初步检验,雷达资料与实际冰厚较为吻合,而重力测量厚度偏小30—40米。为此我们对重力资料重新进行了检查分析。     

冰与锥体作用破碎周期及破碎长度分析

在渤海加锥石油平台的现场测量中, 发现了明显的冰激锥体结构振动现象.基于现场实验测量数据, 对冰破碎周期进行了统计分析, 结果表明: 破碎周期的分布为对数正态或者正态分布.假定冰的一次破碎过程对应一次冰力变化, 则冰力周期与破碎周期具有相同的分布.结合同步测量的冰速、冰厚资料, 分析了冰厚、冰速与冰板破碎长度之间的关系.研究表明, 冰的破碎长度约是冰厚的7倍, 冰速对破碎长度没有明显影响.     

全场冰漂流测量技术研究

结合国内先进的航海雷达测冰技术,介绍了全场冰漂流测量技术的互相关分析原理及其Fourier实现方法, 以及冰漂流场中部分错误矢量的修正方法.利用全场冰漂流测量技术, 通过对一些实测的雷达海冰图像进行互相关分析处理, 获得的二维海冰漂流场的矢量分布图, 充分验证了全场冰漂流测量技术的实用性和可靠性.     

不冻孔测桩式冰厚测试仪简介

不冻孔测桩式冰厚测试仪，改变了测量水冰厚的传统,经不但结构简单，使用灵活，省时省力，安全性能良好，而且测量的数据精确，适用范围较广,可以随晨在结冰地区的江河，水库，湖泊等水体测得冰厚，水浸冰厚和冰花等数据，以满足水利水电工程和其他方面的建设的需要。     

祁连山托来南山6号冰川雷达测厚与冰储量分析

冰川厚度测量是冰储量估算的关键。基于2019年7月利用探地雷达在托来南山6号冰川主冰川的测厚结果,通过普通克里格法绘制了主冰川的冰厚分布图,计算出主冰川的平均厚度为（39.61±5.32） m,冰厚空间分布呈自边缘向中间逐渐增厚的特征,最大冰厚［（100.78±1.78） m］位于纵剖面海拔4 770 m附近的凹陷盆地,结合半物理公式估算出整条冰川的冰储量为（0.0504±0.0082） km³。冰床为典型槽谷地形,谷槽横剖面呈U形,且随海拔的升高谷槽宽度逐渐变小。现有的面积-体积公式并不适用于单条冰川的冰储量估算,但分类型拟合公式具有降低估算结果误差的潜力。     

萨吾尔山木斯岛冰川厚度特征及冰储量估算

冰下地形与冰川体积的估算对冰川水资源研究具有重要意义.以萨吾尔山木斯岛冰川为研究对象,利用Landsat影像数据、探地雷达(ground penetrating radar,简称GPR)冰川厚度数据以及差分GPS数据,分析模拟了萨吾尔山木斯岛冰川横纵剖面的厚度分布特征,采用多种插值方法比较分析,得到木斯岛冰川冰舌区的厚度分布图,初步估算了该冰川的冰储量.结合数字高程模型数据及冰川厚度分布图,绘制了木斯岛冰川冰舌区冰床地形图.研究表明,两个横剖面的冰川槽谷形态存在较大的差异.横剖面B1-B2有典型的“U”型地形发育,冰川厚度可达116.4 m;C1-C2横剖面底部地形比较平缓,冰川厚度分布较均匀,平均在70~90 m.纵测线A1-A2冰下地形成阶梯状分布,纵剖面冰体平均厚度约为80.89 m,最大冰体厚度为122.67 m.木斯岛冰川的冰床地形图与该冰川的冰厚度等值线图形成明显对比.在海拔3 240 m和3 280 m处存在明显的冰斗地形地貌.初步估算木斯岛冰川冰舌区的平均厚度和冰储量分别为60.5 m和0.195 km3.与传统计算冰储量的方法相比,利用GPR测量得到的冰川厚度数据来插值计算冰储量的方法,具有更高的准确性.      

冰雷达探测研究南极冰盖的进展与展望

南极冰盖是地球上最大的陆缘冰体,其物质收支和稳定性对全球气候变化和海平面升高有重要的影响。冰雷达,或称无线电回波探测,是冰川学家调查南极冰盖冰下特征的主要方法。在过去的50年里,冰雷达被广泛用于测量冰盖厚度、内部构造和冰下地貌,这些参数是计算冰盖体积和物质平衡、重建过去冰雪积累和消融率以及冰盖动力和沉积过程的基础。现在,冰雷达测量覆盖了南极绝大部分区域,极大地提升了人们对南极冰盖和全球系统间相互作用的理解。首先,简要介绍了冰雷达及其技术发展,然后着重评述了冰雷达在探测研究南极冰盖厚度和冰下地形、内部反射层、冰下湖和冰下水系、冰床粗糙度以及冰晶组构上的进展。最后,对未来冰雷达探测研究南极冰盖的前景进行了展望,并给出我国的现状。
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珠穆朗玛峰东绒布冰川厚度测量与地形特征分析

冰川地形特征的研究是构建冰川流动模型的基础. 根据探地雷达获取的冰川厚度数据(2009年)和1∶5万地形图(1974年), 得到沿珠穆朗玛峰东绒布冰川主流线的冰厚度分布以及5条冰川槽谷的形态特征. 结果表明: 沿东绒布冰川主流线的平均表面坡度约为0.08, 平均厚度约为190 m, 最大厚度约为320 m (海拔6 300 m); 在1974-2009年间沿冰川主流线冰厚度平均减薄约30 m; 东绒布冰川表碛覆盖区与白冰区尚未分离, 目前很可能是一条停滞冰川, 冰川末端位于海拔5 540 m附近(下游方向); 东绒布冰川槽谷形态接近于V型, 而不是U型(b指数变化范围约为0.7~1.3).     

祁连山老虎沟12号冰川冰内结构特征分析

利用探地雷达(Ground Penetration Radar,GPR)调查冰川冰内结构和冰层厚度是一种监测冰川变化常用手段.应用麦克斯维(Maxwell)方程的二维时域有限差分(FDTD)方法,通过将模拟图像与老虎沟12号冰川的实测图像的对比,分析了雷达剖面中的几种反射特征,如冰裂隙、融洞、暖冰等.对比结果表明,GP...     

Glacier volume estimation from ice-thickness data,applied to the Muz Taw glacier,Sawir Mountains,China

In this work, ground penetrating radar (GPR) data, global position system (GPS) data, Landsat remote sensing images and digital elevation model (DEM) SRTM were used to study the Muz Taw glacier in the Sawir Mountains. By a variety of interpolation methods, spatial pattern of thickness of the Muz Taw glacier was obtained. The results show that there are obvious differences between the available GPR transverse profiles. The lower transverse profile has typical “U”-type topographic feature, the maximum glacier thickness is up to 116.4 m; glacier thickness distribution in the higher profile is relatively flat, with an average about 70–90 m. The longitudinal profile forms a ladder-like distribution, which in the middle of the ice bedrock topography has obvious depression. The average longitudinal ice thickness is about 80.89 m; the maximum ice thickness is up to 122.61 m. In addition, the preliminary estimation of the average thickness and total terminus ice volume were approximately 60.5 m and 0.195 km³, respectively.