基于Sentinel-1 SAR的埃默里冰架前端位置自动检测研究

埃默里冰架（Amery ice Shelf,AIS）是南极洲第三大冰架,冰架状态影响着南极洲物质平衡和海平面变化,但目前对于AIS与海水交界的冰架前端位置确定研究甚少。基于哨兵一号（Sentinel-1）合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像提出了一种高效且精确的冰架前端自动检测方法,利用冰架和海水之间的过渡带的SAR后向散射系数分布特点,利用Sentinel-1 SAR影像并结合单元最小恒虚警率（smallest of constant false alarm rate,SO-CFAR）和形态学滤波得到冰水二值图,采用滑动窗口和累积和的方法自动提取每条剖面线对应的冰架前端点位置,自动绘制AIS前端轮廓线。考虑SAR影像空间分辨率和剖面分辨率等因素对前端检测的影响,进行冰架前端参数优化,并分析有无浮冰对冰架前端提取精度的影响。为了验证影像空间分辨率对各种方法检测结果的影响,将AIS前端无碎冰的影像进行双线性内插法重采样处理,并与基于标准差与五大值法的冰架前端提取算法进行精度对比分析。实验证明提出的剖面法具有一定的适用性。此外,通过分析AIS前端有无碎冰发现,基于SO-CFAR和形态学滤波算法相结合的剖面法对冰架前端提取精度最佳,最优检测精度小于1个像素,且受表面融水、冰架破碎等较小,具有较强的场景适应性。     

南极中山站的重力和区域海洋潮汐特征

本文利用中山站弹簧重力仪记录的重力潮汐时间序列、验潮站数据、CATS2008区域和Eot11a全球海潮模型研究重力和海洋潮汐特征。结果表明,在周日频段,潮波O1的海潮振幅达到28 cm,4个主要潮波（Q1、O1、P1和K1）的全球模型与验潮站潮高差之和为4.2 cm,区域模型与验潮站潮高差之和为4.4 cm;在半日频段,潮波M2的海潮振幅达到20 cm,4个主要潮波（N2、M2、S2和K2）的潮高差之和分别为7.7 cm和5.1 cm,说明利用区域模型修正全球模型的重要性。经区域模型修正的全球海潮负荷改正后,重力主波K1、M2和S2的最终残差振幅分别下降了9.84%、56.14%和37.08%,说明区域海潮模型更能反映海洋潮汐的真实特征,用区域模型修正全球海潮模型的有效性得到验证。     

全球海潮模型研究进展

阐述潮汐分析方法和建模方法,归纳总结了FES,CSR,GOT,NAO,TPXO,EOT,DTU,HAMTIDE及OSU系列全球海潮模型的建立机构、使用数据及构建方法等。对比分析2010年后出现的几种新的海潮模型(FES2012,EOT11a,DTU10和HAMTIDE11a)在南大洋的M2振幅,发现模型间差异主要集中在浅水及极地地区,其中极地地区高精度卫星测高数据的缺少及海冰的季节性变化,是导致建模精度较差的主要原因。最后对海潮模型的发展方向提出一些建议。     

利用GPS技术遥感北极黄河站可降水量的研究

利用地基GPS的手段对北极黄河站可降水量进行了研究,分析了影响可降水量计算的三个因素:天顶总延迟、天顶干延迟和大气加权平均温度,验证了天顶总延迟和天顶干延迟的可靠性,得到了适合北极黄河站区的大气加权平均温度模型,并且将GPS可降水量与无线电探空的结果进行了比较,得到两者差值的标准差优于2 mm。     

顾及共性误差的南极半岛地区连续GPS站坐标时间序列分析

共性误差是区域连续GPS网络中存在的一种与时空相关的主要误差源.对区域网络使用空间滤波能够有效减小这种误差并改善坐标时间序列的精度.本文使用GAMIT/GLOBK 10.5软件解算南极半岛区域11个GPS测站2010—2014的数据,各测站独立估计的单天解组成坐标时间序列.利用堆栈法(stacking)、主分量分析法(principal component analysis,简称PCA)和Karhunen-Loeve展开法(KLE)对其进行空间滤波,在利用PCA和KLE方法进行空间滤波时,使用前两个主分量作为共有模式分量.结果表明:三种方法均能有效提取南极半岛区域共性误差,PCA方法的滤波效果明显优于stacking方法,略微优于KLE方法;空间滤波能够有效减小残差时间序列的振幅、功率和RMS;对坐标时间序列进行空间滤波能够有效降低其线性项和周期项误差,从而提高线性项和周期项估计的精度.共性误差的谱分析结果显示在U方向上存在9.4天、13.7天等短周期的信号,推测共性误差组成成分中可能含有与海潮相关的误差源.     

基于潮波运动三维数值模拟的海洋连续深度基准面建立方法研究

海洋深度基准作为海洋深度起算的垂直基准,对海洋大地测量、海洋物理调查等科研活动具有重要意义.鉴于传统的海洋深度基准面存在离散、非连续等缺陷,本文开展了基于潮波运动三维数值模拟的海洋连续深度基准面构建方法研究.研究结果显示,本文采用的有限体积的海岸海洋三维潮波运动模式FVCOM,具有构建三角格网灵活,可精确适用于不规则海岸边界的特点,并在地形特征较典型区域——长江口南支水域为实验区,开展了三维潮波运动的数值模拟.模拟所得各个格网节点处的平均潮差较好地符合了当地潮汐动力作用变化的规律,并以平均潮差为基础进一步建立了连续深度基准面,同南支区域6个已知深度基准的长期验潮站相比,深度基准面最大差值为5.5 cm,差值绝对值均值为2.6 cm,模拟结果内符合精度较高;且整个模拟所得的南支深度基准面的变化规律更符合长江口南支的潮汐变化特征.本文思想为海洋连续垂直基准的建立提供了一种新的思路,相比较于传统的几何插值拟合法,本文方法更具合理性和可靠性.     

利用IceBridge测高数据计算海冰干舷的方法研究

冰桥计划(Operation IceBridge,OIB)自2009年启动以来,为监测南北极海冰、冰盖和冰川的变化,提供了大量高精度、高分辨率的观测数据。本文从准确、快速处理计算海冰干舷的需求出发,以南极威德尔海2017年11月14日海冰航线中机载地形扫描测绘仪1B级测高数据(airborne topographic mapper level-1B elevation and return strength, ATM L1B)4个扫描条带为实验区,提出了结合ATM L1B测高数据表面反射率截止值和高程最低点的方法来计算海冰干弦。结果表明利用表面反射率R<0.33提取冰间水道内ATM L1B点,再从中取高程最低10个点计算局部海面高是准确、可行的方法。该方法能够实现程序化快速、准确处理大量ATM L1B数据,计算海冰干舷。     

The first geodetic investigation at the summit of Dome A,Antarctica

Dome A is the highest ice feature in the Antarctica,up to now,little is known about surface topography at Dome A.The first Chinese ITASE expedition was carried out from Zhongshan station to Dome A during the 1996/1997 austral summer. During the 2004/2005 austral summer,the traverse was extended to the summit of Dome A which is 1228 km from Zhongshan Station by 21st Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE).The real-time kinematic (RTK) GPS survey was carried out in the summit of Dome A dur...     

南极中山站潮汐特征分析

利用我国南极中山站2000-02～2005-10的验潮数据,采用调和分析得到了中山站附近海域潮汐170个分潮的调和常数。对调和分析的结果进行统计分析,发现了传统调和分析方法的局限性,提出了提高调和分析分辨率的方法——采用更高的采样率或使用更长时间的数据,给出了中山站的主要潮汐特征值及工程潮位。     

ICESAT卫星确定南极冰盖高程模型研究

研究了星载激光测高的理论和技术,利用ICESAT测高数据确定了南极冰盖高程模型.将ICESAT测高数据与南极实测GPS数据进行比较,结果显示ICESAT数据能够很好地确定南极冰盖高程模型.