南极地理信息资源建设与应用服务关键技术研究

发布时间：2018-10-10 15:27

【摘要】：全球气候变化问题是当前科学研究的热点,涉及气候、环境以及人类的生产生活方式。南极和北极的地理位置和气候环境极其特殊,是地球表面的两大冷源并被认为是全球气候变化的主要驱动器；同时,极地环境对全球气候变化反应又十分敏感,表现出明显的放大作用。因此,两极地区在全球气候变化中的地位和作用已成为当今世界共同关注的重大科学和社会问题。极地科学考察工作应运而生,成为人类研究全球气候变化机理和探索自然奥秘的重要科学领域,也是人类探求新的发展空间的重要研究方向。作为极地科学考察的基础工作,极地测绘工作为其顺利开展提供了坚实的保障。我国极地科学考察工作正处于从大国向强国迈进的关键时期,也是全面开展极地资源调查和环境评估的攻坚时期。开展南极地理信息资源建设与应用服务关键技术研究,对推动极地测绘信息化体系建设,提升自主创新能力,满足极地国家战略和科学考察的需求,保障极地测绘科学发展具有重要意义。本文主要从以下两个方面展开研究：一是地理信息资源建设内容及方法,二是地理信息支撑科学研究并服务于科学考察的途径。地理信息资源建设主要包括南极地区地图基准建立,露岩区域1：25万、重点区域1：5万和考察区域1：1万或1：5000数字高程模型(DEM)、数字线划图(DLG)和数字正射影像图(DOM)制作等。地理信息服务主要包括南极测绘地理信息发布数据库建设、数据库管理系统设计、应用服务平台原型系统开发建设、多尺度基础地理信息生产任务规划与调度、分布式网络测绘地理信息服务模式和数字南极地理信息应用服务平台建设质量要求等内容。围绕南极地理信息资源建设与建设成果在科学考察中的应用,本文所做的工作包括：1.多尺度测绘地理信息产品生产方法研究与实现。在南极地区地图基准建立工作中,以南极维多利亚地GNSS连续运行参考站建设为例,讨论了南极GNSS连续运行参考站建设方法；在1：5000测绘地理信息产品生产中,以南极维多利亚地区域航空摄影测量为例,讨论了直升机挂载哈苏H4D-60为非量测型相机开展航空摄影平台的搭建,以及立体测图的方法；在1：5万尺度,以南极露岩区域查尔斯王子山脉为研究区,利用我国首颗民用高分辨率立体测图卫星资源三号立体影像,在ICESat GLAS等多源遥感信息的辅助下,获取该地区1：5万基础地理信息数据,包括数字高程模型(DEM)、数字线划图(DLG)和数字正射影像图(DOM)；在1：25万尺度,重点研究了基于1：5万地理信息数据的地形图缩编技术,并以国内1：25万地形数据库建设为例,探讨了1：25万基础地理信息资源建设的技术路线；在总结影响南极多尺度基础地理信息获取质量主要因素的基础上,提出了全面质量控制方法和质量控制具体措施,为南极冰川动态监测提供了测绘技术保障。2.基于ICESat GLAS完整波形信号处理的地表覆盖分类。分析了GLAS数据结构,讨论了归一化和平滑预处理、波形反卷积和高斯分解等波形信号处理方法,并以南极露岩区域查尔斯王子山脉为例,实现了基于完整波形信号的南极地表雪地、岩石覆盖分类,验证了应用ICESat GLAS数据对南极地表覆盖进行分类的可行性。3.南极地理信息资源应用服务平台原型系统构建。应用数据库、GIS、网络化信息服务等关键技术,以我国南极科考各类测绘成果和国际共享成果作为入库管理和共享服务的样例数据,搭建南极测绘地理信息发布数据库,设计数据库管理系统,建设数字南极地理信息应用服务平台原型系统。在原型系统的基础上开展多尺度基础地理信息生产规划与调度、测绘地理信息服务关键技术在分布式网络环境下的集成试验和冰盖表面冰流速监测示范,为南极地理信息共享和服务提供了技术平台。本文的研究工作对我国在极地测绘工作中进行地理信息资源建设与应用服务的科学目标制定、工程实践具有一定的参考借鉴价值。
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【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P205;P941.61

【参考文献】