南极内陆考察沿线GPS高精度定位点测量结果分析

中山站至 Dome- A考察是中国承担的“国际横穿南极科学考察”( ITASE)计划的一部分。考察沿线布设有 GPS高精度定位点 ,通过两期观测数据的计算可知 ,考察沿线的冰川整体上以8- 2 4 m/a的速度向西北方向 (兰伯特冰川盆地方向 )流动 ,而且 ,越接近冰盖边缘 ,运动速度越快 ,最快达到 1 0 0 m/a。同时 ,由于冰川的流动 ,引起了 GPS点垂直方向 0 .2 - 1 m的沉降量     

2005年北极冰川首期GPS监测

2005年7月至8月,中国北极黄河站第二次科学考察期间,科考队员针对黄河站附近首次队踏勘选定的两条典型冰川(AustreLov啨nbreen和Pedersenbreen),开展了以监测冰川物质平衡和冰川运动为主要内容的研究课题。本文分析了利用差分GPS进行北极冰川运动监测的可行性和优越性;初步处理了首期GPS监测的数据,并进行了精度分析,得出了较为满意的结果;针对北极冰川特殊的地理环境,探讨了在北极冰川上进行GPS测量应该注意的问题。     

基于人工神经网络的北极海域大气 能见度格点数据生成技术

随着北极航线的逐渐开通,北极航道的通航风险评估工作得到更多的关注。针对当前北极航道风评工作中存在的能见度数据稀缺等问题,提出一种基于能见度推理结果与观测数据相结合的能见度格点数据生成技术。通过确定能见度影响因子、生成样本数据集、人工神经网络技术和贝叶斯推理技术的拟合效果对比、订正推理所得能见度数据等流程,构建了基于人工神经网络推理结果和观测数据相结合的能见度格点数据生成模型,并将该推理结果与传统插值结果进行对比。结果表明,基于该模型生成的能见度格点数据的准确度高于插值结果,且结果更为科学,能够为我国的极地航道风评工作提供重要参考。     

基于GPS的北极冰川表面地形测量与制图

自2005年以来,我国科考队员利用双频GPS在北极黄河站附近的Austre Lovénbreen 和 Pedersenbreen两条冰川上每年一次开展高精度的冰川运动观测,获取了冰川表面监测标杆的精确位置和运动速度。2009年4月,我国考察队员在这两条冰川上开展了密集的GPS点位数据采集,藉此开展北极两条冰川的冰面地形测量。在分析单频GPS动态单点定位数据用于冰面地形测量的可行性基础上,经过平差计算获得了两条冰川的冰面地形数据,进而生成冰面DEM和等高线,制作冰面地形图。经与高精度控制点比较,冰面DEM高程的误差为0.78m,在冰川季节性高程波动和年消融的变化范围之内。由于SMART-V1型GPS设备是当前冰川研究工作中应用较多的pulseEKKO型探地雷达配套的一个重要部件,本文的结论对于同类仪器开展冰川测量工作具有参考价值,对基于高密度的GPS动态单点定位测量方法用于冰面地形测量的数据处理具有指导意义。     

GAMIT在呼伦贝尔市GPS C级网基线处理中的应用

GAMIT是美国麻省理工学院(MIT)和美国加利福尼亚大学SCRIPPS海洋研究所(SIO)共同研制用于定位和定轨的GPS数据分析软件,广泛应用于定轨、长距离定位、全球性板块运动监测等,是优秀、稳定的高精度GPS数据处理软件。本文以内蒙古自治区呼伦贝尔市GPS C级网为例,利用GAMIT高精度基线解算方法,解决了呼伦贝尔市GPS C级网因为点位观测环境差、平均控制网边过长,B级控制点点位发生位移等难以达到国家标准的问题。经统计分析,呼伦贝尔市GPS C级网根据GAMIT q文件中N、E、U三分方向的分量误差统计,相邻点基线分量中误差为水平±7.9mm、垂直±16.1mm,相对精度达到0.09ppm,完全符合国家GPS C级网限差要求。     

黄河GPS站噪声模型初探及稳定性分析

北极黄河科学考察站的GPS站位于挪威斯瓦尔巴群岛,该站对于我国在北极测绘领域的研究具有重要作用。由于极区条件的限制,该站建立在冻土之上,因此需要对其稳定性进行深入研究。本文在利用GAMIT/GLOBK软件处理黄河站及周边IGS站观测数据的基础上,估计了不同噪声模型下的噪声量级、站坐标序列参数和不确定度,分析了黄河GPS观测站与IGS站运动趋势之间的关联性。结果表明,黄河站及周边GPS时间序列不仅存在白噪声,还存在较大量级的闪烁噪声,个别站的一些分量还存在随机游走噪声,仅考虑白噪声会低估总噪声和参数不确定度;黄河GPS站与邻近的NYAL站相比,两者的水平和垂直运动趋势完全一致,仅在垂直方向上有2.15 mm·a~(–1)的差异。     

北极海冰密度变化分析及其对海冰厚度估算的影响

海冰密度是海冰和气候模型的重要物理变量,也是利用卫星测高数据估算海冰厚度的关键参数。目前各国北极科学考察虽开展了海冰物理观测,但对近期北极海冰密度现场观测资料的综合分析和挖掘应用不足。在此背景下,收集了近15年来北极海冰密度现场观测资料,分析北极海冰密度的变化特征;对海冰密度实测数据进行克里金插值,将插值结果输入静力平衡方程模型计算海冰厚度,探讨海冰密度对海冰厚度卫星测高反演的影响。结果表明, 2000—2015年北极海冰密度变化范围为750—950 kg·m–3,1—9月海冰密度总体上随月份变化呈减小的趋势;6—9月北极海冰密度随着纬度的增加而减少(75°N—90°N);通过对比分析表明,相较于使用海冰密度固定值参与估算海冰厚度,采用经现场观测数据空间插值后的海冰密度估算海冰厚度的结果更为准确。北极海冰密度现场观测资料的整理分析可为海冰与气候变化等进一步研究提供参考。     

用GPS技术监测南极半岛地区形变的结果初步分析

“全南极 GPS国际联测”已经进行了 6期观测。我们选取了位于西南极乔治王岛地区的 7个 GPS站 ,并加入 2个 IGS站 ,分别对 1 995、1 996、1 998年的同期 (GPS年积日 0 2 0 - 0 4 0 )观测数据进行了基线处理 ,相对精度可达 1 0 - 8- 1 0 - 9。并对 GAMIT软件解算得到的松弛解和强约束解分别进行了网平差处理 ,结果证明该地区比较稳定 ,总体上有 1 0 mm/a左右向西南方向的运动趋势。     

中国第二次北极科学考察海冰物理数据的解释

2003年7-9月间,为了探讨北冰洋海冰变化同气候的关系,中国第二次北极科学考察对海冰物理及其相关的物理海洋、大气边界层进行系列合作观测。观测的冰形态、海洋和气象要素将用于确定调查期间大气海冰海洋之间的热力和动力交换。本次考察获得的冰物理性质方面的原始观测数据将在中国南北极考察网公布。为了方便各方人员使用这些数据,本文给出这套资料的描述和解释。     

走向北极点

我国为什么要派科考队去北极考察，北极地区的科学研究对于全球变化的研究有什幺作用，在北极地区进行科学考察为何很艰险?本刊特请中国首次远征北极点科学考察队队长、中国科学院地理研究所副研究员李拴科撰写此稿，以飧读者。     

Arctic glacier movement monitoring with GPS method on 2005

During the 2005 Arctic Yellow River Station expedition, the research on monitoring the movement and mass balance of two glaciers around Ny-lesund, Austrelovénbreen and Pedersenbreen, which were selected in the 2004 Yellow River Station expedition were conducted. This paper analyzes the feasibility and advantage in using GPS method to monitor the Arctic glaciers' movement, estimates the precision of first time measured GPS data and discusses the relevant problems in surveying on the Arctic Glaciers with GPS.     

北极航线战略利益争夺的博弈态势与中国对策

北极航线包括东北航线、西北航线与北冰洋中央的穿极航线。作为联结亚欧最短的航运线路,北极航线独有的战略地位与潜在开发价值已吸引北极域内外国家的关注并对北极区域作出战略倾斜,北极航线由此成为各国战略利益争夺的前线阵地。虽然北极航线由于其自身地缘特征实际为北极航线沿线国家所掌控,但航线自身的公共属性决定了其战略价值的“外溢”,北极域外国家在北极航线同样具有重要的国家利益。北极航线目前存在国际规则不成体系、国内法与国际规则相冲突等矛盾,俄罗斯与加拿大将东北航线与西北航线“内水化”是造成国内外规则冲突的根本因素。中国作为北半球航运大国,北极航线的开通将进一步推动我国进出口贸易以及保障我国石油能源安全储备,对我国具有重大战略意义。由此,提升北极航运的参与度,以“负责任大国”形象与北极国家合作的方式参与北极事务以维护本国航运利益,进而推动北极航运治理规则体系的完善,是适合现实参与北极航线实践的中国对策。     

中国船舶首航东北航道及其展望

北极航道按其处于地球上的地理方位可分为东北航道和西北航道,东北航道按航线所处的纬度范围则可分为北极低纬航线(北极近岸航线)、北极中纬航线(作为国际常规航线)、北极高纬航线、挺极航线。"雪龙"号于2012年夏季书写了中国船舶首航东北航道的航海史。"雪龙"号从东北航道的起点白令海峡开始,沿东北航道抵达冰岛,并沿北极高纬航线返回白令海峡,完成往返穿越北冰洋之旅。据此,本文对北极航道的分类提出了一些看法,对东北航道的商业航行情况进行了总结,在此基础上概述了"雪龙"号此次首航东北航道的整个进程和关键问题,同时对中国建立北极航道战略进行了思考并提出了建议。     

基于北极航线的俄罗斯北极战略解析

北极航线是目前学术界关注的热点问题。我国学者多从中国的视角对此进行研究,而且研
究俄罗斯北极航线战略的成果较少。未来北极航线开发中俄罗斯将处于核心地位,研究俄罗斯的
北极航线战略问题意义深远。本文在收集大量第一手俄文资料的基础上,对俄罗斯北极航线开发
的历史、国家战略、北极政策实施的重点、机制和阶段进行了较深入的解析,以期对我国的北极航
线战略起到启示和借鉴作用。     

北极科学考察法律制度探析

北极在气候、资源、航道、科考等诸多领域对我国有着重要的现实和潜在价值,科考活动在资源争夺上的工具价值更是独一无二,同时,科考作为低敏感领域的活动也最容易开展合作。《联合国海洋法公约》和《斯匹次卑尔根群岛条约》是目前北极科考活动主要的法律规范。作为发展中大国,中国既有对北极科考的法律依据又有雄厚的科研实力。北极科考活动的拓展关涉中国在北极航道、渔业、投资等领域重要的国家利益,也有利于我国未来在北极事务中占有一席之地。因此,我国应进一步加大北极科考活动力度,参与北极科考活动法律规范的制定,进而提升我国在北极事务中的参与权和发言权。     

基于KJ法的北极航线问题研究

北极航线问题属于很难获得定量信息,真正需要咨询专家解决的问题。针对在处理北极航线问题中遇到的复杂和异常现象．将系统分析中的KJ法应用于北极航线问题研究中．制作了36张包含与北极航线问题相关的信息卡片,最后得到北极航线问题的结构模型图。并归纳提炼出了具体对策。应用结果表明,KJ法能够充分体现群体的创造性思维并将之有序化．能很好地应用于包括系统战略在内的各种自然、社会、经济以及复合系统的综合集成研究中。     

极区海洋锚碇观测系统的设计和布放

中国第2次北极科学考察(2003年7月-9月)期间,在白令海峡和北冰洋楚科奇海布放了一套潜标和两套明标,在该次考察结束前成功回收了潜标和1套明标,获得了最长为45天的连续观测资料。通过介绍这次布放过程,对极区锚碇系统的相关技术问题进行了讨论,包括观测站位和层次的选择,锚碇系统的设计、布放步骤等,为有海冰存在的低温海域布放锚碇系统提供参考。     

白令海蓝细菌分布

1999年 7月～ 9月中国首次北极考察期间 ,研究了白令海 2个断面 8个站位海洋蓝细菌数量分布。蓝细菌数量变化在 0～ 7.93× 1 0 3 cell/ml之间 ,水平分布自南向北随纬度的增高而降低 ,在 6 0°N以北的 B1 - 1 2站没有检测到蓝细菌。垂直分布主要分布于 5 0 m以浅 ,最大值出现在B1 - 1站的 2 5 m水深。蓝细菌数量在 5 0 m以下迅速减少 ,到 1 5 0 m水深几乎没有。海水温度和NH+ 4 - N可能是影响蓝细菌数量分布的重要因素     

海冰在海气交换中的作用及其与海雾的关系

本文用了 1 999年夏季中国首次北极科学考察队对海冰、大气和海洋进行的同步和准同步的综合立体观测所获取的资料 ,研究海冰在海 气相互作用中扮演的角色。发现海冰的种类、分布、冰厚等变化对海气热交换都有重要影响。在浮冰区海洋以潜热的形式向大气输送热量 ,潜热通量与浮冰密集度的大小密切有关 ,浮冰越少潜热通量越大 ,潜热通量约为2 1～ 2 3 .6W /m2 ,潜热通量大于感热通量 ;在冰盖和大浮冰块上 ,大气以感热的形式向冰雪面上输送热量。新生的浮冰区或冰间湖是海气热交换最激烈的地方 ,是气候最敏感的区域 ,是北冰洋蒸汽雾生成的重要条件。用层结大气整体动力学输送法 ,计算了一次大范围的蒸汽雾过程的海气热交换 ,海洋向大气输送的热量总功率约为 1 4 8亿千瓦 ,相当于中国发电能力的 69倍 ,相当于大西洋向北冰洋输送热量平均功率的 1 / 2 0。北冰洋的夏季能够形成各种类型的海雾 :辐射雾、蒸汽雾和平流雾 ,其重要原因就是因为海冰的存在 ,使下垫面的性质复杂化 ,海气交换复杂化。