[实用新型]GNSS-R海冰厚度探测设备

说明书

技术领域

本实用新型公开了GNSS-R海冰厚度探测设备，属于海洋监测的技术领域。

背景技术

海冰是自然界中重要灾害之一，对于海上交通运输、海洋资源开发、全球气候变化等都有重大的影响。我国是世界上受海冰危害最严重的国家之一。2010年我国的环渤海地区遭遇到近30年来最严重的海冰灾害，因灾直接经济损失高达63.18亿元，占全年海洋灾害总经济损失的47.6%。随着全球气候变化的影响，海冰灾害产生的频度也在增加，2011年、2012年环渤海都发生了严重的海冰灾害。因此，对海冰冰情进行及时、快速、准确的监测对海冰灾害的防灾和减灾具有重要意义。海冰厚度是海冰冰情监测的基本参数之一，国内外海冰厚度测量的技术主要有：

水下仰视声纳技术，仰视声纳技术属于冰厚观测的经典方法，将仰视声纳设备搭载于潜艇或水下机器人平台上，获取的海冰厚度资料是科学家广泛采用的数据，但该技术的观测精度受限于水下换能器的位置以及水温、潮汐和气压变化带来的影响。（实用新型专利：海冰厚度测量系统，公开号：CN101476864A）

雷达技术，其可以探测大区域海冰的厚度，也具有一定的时效性，但其成本高、数据量大、数据处理复杂。（王  野，邵秘华，谭  靖，等. 海冰厚度测量方法及仪器的应用研究[J]. 大连海事大学学报，2006，32（4）：113-115；实用新型专利：雷达海冰厚度测量仪，公开号：101105395A）

电磁感应技术，该技术具有非接触式、工作速度快等优点，但其完全取决于冰层和下部海水电导率的明显差别，将冰层表面起伏均归结到底面形态上。（李志军，韩  明，秦建敏，等. 冰厚变化的现场监测现状和研究进展[J]. 水科学进展，2005，16（5）：753-757）

卫星遥感测量冰厚度是通过海冰遥感图像反演冰厚度和密集度等参数，受云系等天气状况的影响，由于卫星的周期性运行，因此显示的定点卫星遥感图像周期较长，无法实现定点定时观测，对高精度的海冰观测带来不便（实用新型专利：雷达海冰厚度测量仪，公开号：101105395A）。

无源微波遥感技术，理论方法还不完善，精度有待进一步提高。（郭凤莲，赵仁宇，王维滨. 无源微波遥感技术在海冰测厚中的应用研究[J]. 遥感学报，2000，4（2）：112-117）

而且上述海冰厚度监测技术都存在一个共同缺陷：监测数据时空不连续、现势性差、效率低、精度低。（Laxon S，Peacock N，Smith D.High interannual variability of sea ice thickness in the Arctic region[J].Nature，2003，425：947-950.）

GNSS导航卫星信号具备无源探测、全球覆盖、成本低、数据量大等优势，在时空上具有很好的连续性，GNSS-R已经成为海面和陆面环境要素遥感监测的一种新型的技术手段（刘经南，邵连军，张训械.GNSS-R研究进展及其关键技术[J].武汉大学学报（信息科学版），2007，32（11）：955-960；万  玮，陈秀万，李国平，等.GNSS-R遥感国内外研究进展[J].遥感信息，2012，27（3）：112-119）。目前，利用GNSS-R反演海面高度、海面风场、海面粗糙度、有效波高、海水盐度等海洋参数理论与算法基本成形，而GNSS-R反演海冰厚度的研究还处于起步阶段，相关理论模型和算法都还不成熟。国外，仅NASA于1998年和1999年先后两次在阿拉斯加州进行GNSS-R海冰厚度探测机载试验，验证了GNSS-R在探测海冰厚度方面的潜在应用价值；2007年ESA科学家Martin-Neira也进行了海冰试验；西班牙Starlab研究所也在海冰探测算法方面做了一些研究工作。而我国在此方面的试验研究还未有相关文献报道。虽然实用新型专利“一种海冰微波遥感监测系统”（CN201754185U）中提到利用GNSS-R监测海冰，但其是与RADARSAT（雷达）等设备相结合使用，而且没有明确说明用于探测海冰厚度，以及给出相应的海冰监测的原理方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了GNSS-R海冰厚度探测设备。

 本实用新型为实现上述实用新型目的采用如下技术方案：