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第1章 概论1

1.1 地球两极1

1.1.1 南极1

1.1.2 北极3

1.2 极地科学考察5

1.3 中国极地测绘科学考察研究方向和内容8

参考文献9

第2章 极地测绘基准10

2.1 基于传统大地测量技术的南极坐标系统10

2.1.1 长城站坐标系统的建立10

2.1.2 中山站坐标系统的建立14

2.2 南极验潮系统与高程基准16

2.2.1 中山站验潮站建设16

2.2.2 长城站验潮站建设20

2.3 南极重力基准23

2.3.1 长城站重力基准建立24

2.3.2 拉斯曼丘陵重力基准建立28

2.4 基于空间大地测量技术的南极参考框架33

2.4.1 参考框架概述34

2.4.2 参考框架的实现与可靠性37

2.4.3 南极地区参考框架40

参考文献43

第3章 南极地球动力学45

3.1 南极大地构造与板块运动45

3.1.1 板块构造学基础45

3.1.2 南极地质构造与板块运动46

3.2 南极GPS观测活动与数据处理49

3.2.1 南极GPS观测活动49

3.2.2 GPS数据处理58

3.3 南极地壳运动监测65

3.3.1 水平运动监测成果66

3.3.2 利用GPS垂向速度分析GIA模型74

参考文献82

第4章 GPS在极区大气环境中的应用85

4.1 基于GPS技术的极区电离层85

4.1.1 概述85

4.1.2 极区电离层基本特征91

4.1.3 极区电离层异常特征96

4.1.4 极区电离层监测及预报108

4.2 极区GPS气象学116

4.2.1 概述116

4.2.2 GPS气象学基本原理120

4.2.3 基于GPS技术的北极遥感大气水汽研究129

4.2.4 基于GPS技术的南极遥感大气水汽研究130

4.2.5 基于掩星事件反演极区对流层顶基本特征131

参考文献145

第5章 极地地球物理大地测量151

5.1 极区地球形状特征与精细大地水准面151

5.1.1 概述151

5.1.2 主要测量仪器介绍152

5.1.3 卫星重力158

5.1.4 航空重力测量160

5.1.5 地面重力测量161

5.1.6 海洋重力测量163

5.1.7 南极地球形状与大地水准面精化164

5.1.8 南极地区大地水准面精化168

5.2 极区卫星重力应用169

5.2.1 概述169

5.2.2 重力卫星的发展169

5.2.3 利用卫星时变重力场反演南极区域质量变化174

5.3 南极航空重力测量180

5.3.1 航空重力原理180

5.3.2 模型中各项改正181

5.3.3 滤波182

5.3.4 平差及延拓182

5.3.5 南极航空重力异常183

5.4 南极海洋重力测量185

5.4.1 引言185

5.4.2 卫星测高反演重力异常的原理185

5.4.3 船载重力与卫星测高联合反演188

5.4.4 南大洋海域重力异常191

5.5 地震观测在南极地球物理大地测量学中的应用197

5.5.1 南极地震学发展现状197

5.5.2 南极地震研究前沿——冰冻圈地震学204

参考文献205

第6章 极地冰雪遥感210

6.1 极地光学遥感210

6.1.1 遥感原理及相关卫星介绍210

6.1.2 遥感影像预处理217

6.1.3 极地光学遥感应用220

6.2 极地微波遥感227

6.2.1 辐射计227

6.2.2 散射计231

6.2.3 成像雷达235

6.3 卫星高度计237

6.3.1 卫星测高的发展过程237

6.3.2 卫星测高的应用239

6.3.3 卫星测高基本测量原理242

参考文献243

第7章 极地冰雪变化动态过程246

7.1 极地冰盖地形246

7.1.1 基于卫星测高的极区数字高程模型建立246

7.1.2 基于光学立体的极区数字高程模型建立252

7.1.3 基于雷达干涉测量的极区数字高程模型建立255

7.2 极地冰盖边缘变化监测261

7.2.1 海岸线261

7.2.2 接地线263

7.3 南极冰盖冰流运动监测266

7.3.1 冰流运动检测方法266

7.3.2 冰盖冰流监测研究275

7.4 南极冰盖高程变化监测284

7.4.1 波形重定算法284

7.4.2 卫星测高监测南极冰盖变化算法285

7.4.3 基于ICESat的南极冰盖变化289

7.5 极地冰雪物质平衡293

7.5.1 物质平衡概述293

7.5.2 基于GRACE的物质平衡研究294

7.6 冰下湖298

7.6.1 冰下湖的成因及研究意义298

7.6.2 冰下湖探测识别方法299

7.6.3 冰下湖研究进展301

参考文献302

第8章 极地海冰特征参数与变化监测307

8.1 海冰类型307

8.2 海冰密集度314

8.2.1 基于被动微波辐射计数据的海冰密集度估算方法314

8.2.2 基于被动微波辐射计数据的海冰密集度估算方法精度分析321

8.2.3 多源数据结合的海冰密集度估算327

8.3 海冰范围与海冰面积328

8.3.1 基于光学数据的海冰范围获取329

8.3.2 基于被动微波数据的海冰范围提取331

8.3.3 基于主动微波数据的海冰范围提取333

8.3.4 海冰范围变化趋势及其不确定性336

8.4 海冰厚度342

8.4.1 海冰厚度仰视声呐探测技术342

8.4.2 海冰厚度走航观测技术343

8.4.3 海冰厚度电磁感应探测技术344

8.4.4 海冰厚度微波探测技术344

8.4.5 海冰厚度卫星测高反演技术345

8.4.6 基于卫星测高技术的北极海冰厚度时空变化353

8.5 海冰温度356

8.5.1 分裂窗算法原理358

8.5.2 大气透过率估算358

8.5.3 比辐射率获取359

8.5.4 大气透过率温度矫正359

8.5.5 大气透过率传感器视角矫正359

参考文献361

第9章 南极地形测绘369

9.1 南极站区与冰面地形测绘369

9.1.1 长城站站区地形测绘369

9.1.2 中山站站区地形测绘370

9.1.3 格罗夫山区地形图测绘370

9.1.4 Dome A地形测绘372

9.1.5 泰山站区地形图测绘375

9.2 极地冰下地形测绘376

9.2.1 冰川内部特征监测方法376

9.2.2 基于GPR的冰下地形测绘380

9.2.3 GPR野外测量实例389

9.3 极区海面地形与海底地形测绘397

9.3.1 概述397

9.3.2 回声测深原理398

9.3.3 多波束测深400

9.3.4 机载激光测深404

9.3.5 基于水下机器人的水下地形测量407

9.3.6 测线布设409

9.3.7 测深精度411

9.3.8 水位改正413

9.3.9 测量数据质量与管理419

9.3.10 海底地形成图420

参考文献423

第10章 极地数字制图425

10.1 极地地图投影425

10.1.1 高斯-克吕格投影425

10.1.2 通用横轴墨卡托投影427

10.1.3 墨卡托投影428

10.1.4 通用极球面投影429

10.1.5 兰伯特正形等角圆锥投影430

10.1.6 广义等差分纬线多圆锥投影431

10.2 极地地图编制432

10.2.1 地图编辑设计一般过程432

10.2.2 地图制图工艺流程437

10.2.3 地图制图与出版一体化技术438

10.2.4 小比例尺南北极地图编制440

10.2.5 重点考察区域大中比例尺系列地图编制443

10.2.6 《南北极地图集》编制445

10.2.7 南北极环境综合考察标准底图发布系统447

10.3 极地遥感制图450

10.3.1 极地遥感制图设计450

10.3.2 极地遥感正射影像图452

10.3.3 极地遥感专题影像地图453

10.4 南极地名458

10.4.1 南极考察与南极地名458

10.4.2 南极地名的命名461

10.4.3 中国命名的南极地名463

参考文献464

第11章 极地地理信息系统466

11.1 极地地理信息系统概述466

11.2 中国极地考察管理信息系统466

11.2.1 概述466

11.2.2 系统整体构架467

11.2.3 地理信息管理469

11.2.4 极地考察管理信息470

11.3 雪龙在线网络信息平台471

11.3.1 系统架构与技术流程471

11.3.2 功能模块475

11.3.3 海冰影像更新476

11.4 “掌上两极”移动信息平台478

11.4.1 系统设计479

11.4.2 客户端设计与实现480

11.4.3 服务器端设计与实现481

11.5 信息应用服务484

11.6 基于GIS的极地战略485

11.6.1 考察站选址485

11.6.2 极地战略态势可视化分析491

参考文献496