南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计与应用研究

发布时间：2017-05-19 19:14

  本文关键词：南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：全球变暖已成为为人类日益关注的问题,国内外气候专家已经将研究的热点逐渐转移至南极冰盖表面物质平衡状况以及其对海平面变化的影响。众所周知,南极冰盖中存储的淡水资源大约占全球总淡水量的70%。研究南极冰盖物质的平衡状况对于研究大气水循环、大气热动力循环以及海平面的变化具有重大的参考价值。南极冰盖在每年都会出现不同程度的降雪,降雪后由于消融和风蚀的作用会形成大小不一的无规则的雪垄或雪丘,这些形成的雪丘和雪垄一方面对南极冰盖表面物质平衡的研究有极大参考意义,另一方面对南极科考队的精密仪器和重要物资的运输造成严重影响,所以对南极内陆冰盖表面地貌特征的研究具有十分重要的意义。南极内陆冰盖表面物质平衡的研究与其表面特征息息相关,南极内陆冰盖表面的特征与冰盖表面年际降雪量、冰盖表面风速有关,冰盖表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、积雪层厚度,这些特征对研究南极冰盖表面地貌具有重要的参考价值。目前,国内外关于冰盖物质平衡的监测方法有很多,卫星遥感技术主要应用于获取大空间尺度上的物质平衡信息,如整个南极洲表面物质平衡信息,但通过此方法会产生较多的误差因素。并且仅仅依靠卫星遥感技术获取冰盖表面物质平衡信息的结果并不十分精确。因此实地测量的数据不可或缺。如花杆法、雪层物理/化学层位法、超声高度计法等方法是进行南极冰盖表面物质平衡信息实地测量常用方法。但这些技术手段都有其不足之处,比如采集数据可靠性差、精度不高、劳动强度大和无法连续监测等。本文在分析了国内外冰盖表面特征监测的现状及其优缺点的基础上,针对南极内陆的实际现场环境,提出了车载自动化监测冰盖表面雪面特征的方法,并进行了监测系统的设计与数据分析;该系统包括以三轴振动传感器监测雪地车颠簸幅度及倾斜角度来及时调整雪橇车的行进速度及行进姿态,以GPS模块监测车辆行进方位及距离,以激光测距传感器和CCD图像传感器进行数据融合监测雪地雪橇车行进过程中沿途路段的积雪层厚度。通过数据采集系统的实时监测软件平台,实现了冰盖表面地貌特征的监测;该监测系统于2014年11月在中国31次南极考察中进行了监测应用,通过对以上监测数据的分析,初步给出了中山站至昆仑站沿途的冰盖表面雪面粗糙度及积雪层度结果,为研究南极内陆冰盖表面粗糙度和表面物质平衡信息提供了辅助参考数据。
【关键词】：南极冰盖 表面特征 传感器 粗糙度 积雪深度
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P343.6;TP274
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题的背景和研究意义9-10
• 1.2 国内外研究动态10-12
• 1.3 本课题研究目的和主要内容12-15
• 第二章 南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计及原理15-31
• 2.1 南极冰盖表面地貌特征监测系统的整体设计15-17
• 2.1.1 监测系统的原理设计15-16
• 2.1.2 监测系统的硬件结构设计16-17
• 2.2 冰盖表面粗糙度监测模块设计及原理分析17-26
• 2.2.1 三轴振动传感器的硬件设计18-24
• 2.2.2 三轴振动传感器的工作原理24-26
• 2.3 雪橇车振动位移值计算方法26-27
• 2.4 雪橇车行进姿态监测原理27-28
• 2.5 雪橇车行进距离监测原理与算法研究28-30
• 2.5.1 GPS模块数据采集28-29
• 2.5.2 雪橇车行近距离算法研究29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 冰盖表面积雪深度监测方法设计及原理研究31-47
• 3.1 冰盖表面积雪深度监测方法概述31
• 3.2 激光测距传感器的选型及测距原理31-34
• 3.2.1 激光测距传感器的选型及相关参数31-32
• 3.2.2 激光测距传感器的测距原理32-34
• 3.3 CCD图像传感器辅助监测积雪深度原理分析34-46
• 3.3.1 CCD摄像机的选型及相关参数34-36
• 3.3.2 数字图像处理方法36-37
• 3.3.3 边缘检测算子的分析与选择37-44
• 3.3.4 数字图像处理辅助监测积雪层厚度算法研究44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统的软件设计47-63
• 4.1 系统主程序设计47-48
• 4.2 基于VB语言的南极内陆冰盖表面特征监控界面设计及程序编写48-61
• 4.2.1 上位机监控主界面的框架设计48-49
• 4.2.2 基于VB的上位机监控界面设计及程序编写49-58
• 4.2.3 CCD图像传感器图像采集界面设计及程序编写58-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第五章 南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统的应用与数据分析63-75
• 5.1 实验室试验及数据分析63-68
• 5.1.1 三轴振动传感器实验测试63-65
• 5.1.2 三轴振动传感器数据测量精确度实验分析65-67
• 5.1.3 GPS测距实验67-68
• 5.2 监测系统在南极内陆的试验应用及数据分析68-73
• 5.2.1 冰盖表面粗糙度数据分析69-71
• 5.2.2 冰盖表面物质平衡信息采集及分析71-73
• 5.3 本章小结73-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 附录一 三轴振动传感器硬件电路原理图81-82
• 附录二 三轴振动传感器内部实物图82-83
• 附录三 专利受理图83-84
• 附录四 监测系统主程序84-91
• 致谢91-93
• 攻读硕士学位期间发表的论文与成果情况93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;科技事件[J];科技导报;2008年15期

2 思源;;“三问”中国首个南极内陆站[J];海洋世界;2008年10期

3 ;人类首次登上南极内陆冰盖最高点[J];科学大众(小学版);2005年03期

4 导航;;我国将在南极内陆地区建立第三个科学考察站[J];致富之友;2004年11期

5 ;我国将在南极内陆建立科考站开展南极地区资源潜力等重点领域的研究[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2008年05期

6 本刊特约记者;;中国将建首个南极内陆考察站[J];海洋开发与管理;2008年10期

7 田小明;;见证建站“昆仑”的艰辛(下)[J];海洋世界;2009年09期

8 位梦华;;国际极年:意味着什么?[J];绿叶;2007年Z1期

9 郭培清;石伟华;;中国挺进南极内陆[J];海洋世界;2008年10期

10 ;世界首张南极内陆地形图入选湖北名片[J];测绘信息与工程;2010年01期

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 张建松;我国南极内陆考察队首赴西藏训练[N];西部时报;2007年

2 向杰;我国首个南极内陆站开建[N];科技日报;2008年

3 记者 王明峰;中国将建首个南极内陆站[N];人民日报海外版;2008年

4 本报记者 杨伟中;宝钢承担南极内陆科考站援建任务[N];上海证券报;2008年

5 记者 齐燕欣;南极内陆考察队登顶成功[N];中国测绘报;2008年

6 记者 齐燕欣;南极内陆测绘科考顺利展开[N];中国测绘报;2008年

7 林英;我国将建首个南极内陆科考站[N];光明日报;2008年

8 阮煜琳;中国将建首个南极内陆科考站[N];西部时报;2008年

9 邓丽;中国首个南极内陆考察站通过环评[N];21世纪经济报道;2008年

10 余建斌;我国南极内陆站建站方案确定[N];人民日报海外版;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 晁强;南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计与应用研究[D];太原理工大学;2016年

  本文关键词：南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：379587