為提高穩(wěn)封期河道冰厚的測量效率,利用機載雷達(dá)對黃河內(nèi)蒙古什四份子彎道進(jìn)行了冰厚測驗,并與量冰尺實測冰厚進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,什四份子彎道穩(wěn)封期凹岸一側(cè)冰厚范圍在50～90 cm左右,比凸岸一側(cè)冰厚約厚10～30 cm;清溝兩側(cè)冰厚分布一致,平均約50 cm,離清溝越近冰厚越小。機載雷達(dá)的測冰效果,平封冰蓋最好（絕對誤差小于5 cm）、立封冰蓋次之、堆積冰蓋最差,雷達(dá)實測冰厚與量冰尺實測冰厚的標(biāo)準(zhǔn)差為0.039 4,隨機不確定度為7.88%,滿足冰厚觀測規(guī)范要求。機載雷達(dá)能快速對較大尺度的冰厚區(qū)域進(jìn)行連續(xù)測量,極大地提升了冰厚的測驗效率,可應(yīng)用于黃河穩(wěn)封期的冰厚測驗。 

【文章來源】：水利水電科技進(jìn)展. 2020,40(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

機載雷達(dá)測冰

2019年1月10—13日在什四份子彎道進(jìn)行了冰厚原型觀測,試驗共設(shè)定4個測量斷面(圖1,順?biāo)鞣较蛞来螢閿嗝?、斷面2、斷面3、斷面4,斷面4為彎道出口處的清溝斷面,距離斷面3下游約300 m)。除清溝斷面外,利用鉆冰機及冰穿對其余3個斷面沿河寬方向進(jìn)行原位鉆孔,每孔間隔20 m(近岸部分設(shè)為10 m),3個斷面共計58孔。利用ADCP測量冰孔下垂線流速、水深及冰花厚(ADCP需穿透冰花層才有數(shù)據(jù)進(jìn)而能反映冰花厚),單孔測流歷時60 s并做均值處理,同時用量冰尺(測量精度毫米級)量測冰厚、水浸冰厚等指標(biāo)。利用機載雷達(dá)記錄各冰孔的坐標(biāo)信息,使其飛行航線與預(yù)設(shè)斷面重合,保證冰厚觀測過程能覆蓋整個斷面,測冰現(xiàn)場如圖2所示。飛行試驗共計2個測次,分別從斷面1起飛至斷面3回航、斷面2起飛至斷面4回航。由于人工目視誤差,冰厚測量斷面并非直線,但對測驗結(jié)果無影響。將雷達(dá)實測冰厚與量冰尺實測冰厚的結(jié)果進(jìn)行對比分析,評價機載雷達(dá)在黃河冰厚測量中的應(yīng)用效果。圖2 機載雷達(dá)測冰

應(yīng)用機載雷達(dá)在黃河什四份子彎道開展冰厚測驗,并對測冰結(jié)果進(jìn)行解譯(圖3)。雷達(dá)波形經(jīng)濾波增益處理后,由于不同介質(zhì)的介電常數(shù)差別較大,因此雷達(dá)波對于介質(zhì)的區(qū)分度較高。當(dāng)無人機懸停在冰面(岸冰)上時,雷達(dá)信號維持不變;當(dāng)無人機正常工作時,雷達(dá)信號出現(xiàn)了明顯的分層現(xiàn)象,特別是在介質(zhì)條件發(fā)生變化時,雷達(dá)信號的“突變”效果最為明顯,如試驗中遇到的清溝;由于只有空氣-水界面,因此雷達(dá)波的面層僅有一層。顯然,機載雷達(dá)能清楚地對空氣-冰、冰-水界面進(jìn)行區(qū)分,同時對于地物、冰水交界、冰岸交界及清溝也能準(zhǔn)確識別。通過層位追蹤(一般選取負(fù)峰)手段,將空氣-冰界面、冰-水界面沿整個斷面進(jìn)行追蹤識別,輔以人工修飾,兩層間的距離即為所測冰層厚度。此外,在機載雷達(dá)起飛-降落過程中,通過攝像頭采集同步視頻,斷面冰厚的測量細(xì)節(jié)被良好地記錄下來,可幫助數(shù)據(jù)提取及冰厚變化過程分析。機載雷達(dá)一次飛行(一個測次)時間控制在6～9 min,極大地提高了河道冰厚的測驗效率。2.2 測驗效果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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