發(fā)布時間：2017-05-19 19:14

  本文關(guān)鍵詞：南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全球變暖已成為為人類日益關(guān)注的問題,國內(nèi)外氣候?qū)＜乙呀?jīng)將研究的熱點逐漸轉(zhuǎn)移至南極冰蓋表面物質(zhì)平衡狀況以及其對海平面變化的影響。眾所周知,南極冰蓋中存儲的淡水資源大約占全球總淡水量的70%。研究南極冰蓋物質(zhì)的平衡狀況對于研究大氣水循環(huán)、大氣熱動力循環(huán)以及海平面的變化具有重大的參考價值。南極冰蓋在每年都會出現(xiàn)不同程度的降雪,降雪后由于消融和風(fēng)蝕的作用會形成大小不一的無規(guī)則的雪壟或雪丘,這些形成的雪丘和雪壟一方面對南極冰蓋表面物質(zhì)平衡的研究有極大參考意義,另一方面對南極科考隊的精密儀器和重要物資的運(yùn)輸造成嚴(yán)重影響,所以對南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征的研究具有十分重要的意義。南極內(nèi)陸冰蓋表面物質(zhì)平衡的研究與其表面特征息息相關(guān),南極內(nèi)陸冰蓋表面的特征與冰蓋表面年際降雪量、冰蓋表面風(fēng)速有關(guān),冰蓋表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、積雪層厚度,這些特征對研究南極冰蓋表面地貌具有重要的參考價值。目前,國內(nèi)外關(guān)于冰蓋物質(zhì)平衡的監(jiān)測方法有很多,衛(wèi)星遙感技術(shù)主要應(yīng)用于獲取大空間尺度上的物質(zhì)平衡信息,如整個南極洲表面物質(zhì)平衡信息,但通過此方法會產(chǎn)生較多的誤差因素。并且僅僅依靠衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取冰蓋表面物質(zhì)平衡信息的結(jié)果并不十分精確。因此實地測量的數(shù)據(jù)不可或缺。如花桿法、雪層物理/化學(xué)層位法、超聲高度計法等方法是進(jìn)行南極冰蓋表面物質(zhì)平衡信息實地測量常用方法。但這些技術(shù)手段都有其不足之處,比如采集數(shù)據(jù)可靠性差、精度不高、勞動強(qiáng)度大和無法連續(xù)監(jiān)測等。本文在分析了國內(nèi)外冰蓋表面特征監(jiān)測的現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,針對南極內(nèi)陸的實際現(xiàn)場環(huán)境,提出了車載自動化監(jiān)測冰蓋表面雪面特征的方法,并進(jìn)行了監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與數(shù)據(jù)分析;該系統(tǒng)包括以三軸振動傳感器監(jiān)測雪地車顛簸幅度及傾斜角度來及時調(diào)整雪橇車的行進(jìn)速度及行進(jìn)姿態(tài),以GPS模塊監(jiān)測車輛行進(jìn)方位及距離,以激光測距傳感器和CCD圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合監(jiān)測雪地雪橇車行進(jìn)過程中沿途路段的積雪層厚度。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實時監(jiān)測軟件平臺,實現(xiàn)了冰蓋表面地貌特征的監(jiān)測;該監(jiān)測系統(tǒng)于2014年11月在中國31次南極考察中進(jìn)行了監(jiān)測應(yīng)用,通過對以上監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,初步給出了中山站至昆侖站沿途的冰蓋表面雪面粗糙度及積雪層度結(jié)果,為研究南極內(nèi)陸冰蓋表面粗糙度和表面物質(zhì)平衡信息提供了輔助參考數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：南極冰蓋 表面特征 傳感器 粗糙度 積雪深度
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P343.6;TP274
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 選題的背景和研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)10-12
• 1.3 本課題研究目的和主要內(nèi)容12-15
• 第二章 南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計及原理15-31
• 2.1 南極冰蓋表面地貌特征監(jiān)測系統(tǒng)的整體設(shè)計15-17
• 2.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)的原理設(shè)計15-16
• 2.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計16-17
• 2.2 冰蓋表面粗糙度監(jiān)測模塊設(shè)計及原理分析17-26
• 2.2.1 三軸振動傳感器的硬件設(shè)計18-24
• 2.2.2 三軸振動傳感器的工作原理24-26
• 2.3 雪橇車振動位移值計算方法26-27
• 2.4 雪橇車行進(jìn)姿態(tài)監(jiān)測原理27-28
• 2.5 雪橇車行進(jìn)距離監(jiān)測原理與算法研究28-30
• 2.5.1 GPS模塊數(shù)據(jù)采集28-29
• 2.5.2 雪橇車行近距離算法研究29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 冰蓋表面積雪深度監(jiān)測方法設(shè)計及原理研究31-47
• 3.1 冰蓋表面積雪深度監(jiān)測方法概述31
• 3.2 激光測距傳感器的選型及測距原理31-34
• 3.2.1 激光測距傳感器的選型及相關(guān)參數(shù)31-32
• 3.2.2 激光測距傳感器的測距原理32-34
• 3.3 CCD圖像傳感器輔助監(jiān)測積雪深度原理分析34-46
• 3.3.1 CCD攝像機(jī)的選型及相關(guān)參數(shù)34-36
• 3.3.2 數(shù)字圖像處理方法36-37
• 3.3.3 邊緣檢測算子的分析與選擇37-44
• 3.3.4 數(shù)字圖像處理輔助監(jiān)測積雪層厚度算法研究44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計47-63
• 4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計47-48
• 4.2 基于VB語言的南極內(nèi)陸冰蓋表面特征監(jiān)控界面設(shè)計及程序編寫48-61
• 4.2.1 上位機(jī)監(jiān)控主界面的框架設(shè)計48-49
• 4.2.2 基于VB的上位機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計及程序編寫49-58
• 4.2.3 CCD圖像傳感器圖像采集界面設(shè)計及程序編寫58-61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 第五章 南極內(nèi)陸冰蓋表面地貌特征監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析63-75
• 5.1 實驗室試驗及數(shù)據(jù)分析63-68
• 5.1.1 三軸振動傳感器實驗測試63-65
• 5.1.2 三軸振動傳感器數(shù)據(jù)測量精確度實驗分析65-67
• 5.1.3 GPS測距實驗67-68
• 5.2 監(jiān)測系統(tǒng)在南極內(nèi)陸的試驗應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析68-73
• 5.2.1 冰蓋表面粗糙度數(shù)據(jù)分析69-71
• 5.2.2 冰蓋表面物質(zhì)平衡信息采集及分析71-73
• 5.3 本章小結(jié)73-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄一 三軸振動傳感器硬件電路原理圖81-82
• 附錄二 三軸振動傳感器內(nèi)部實物圖82-83
• 附錄三 專利受理圖83-84
• 附錄四 監(jiān)測系統(tǒng)主程序84-91
• 致謝91-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與成果情況93

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本文編號：379587