【课堂速记】冰下监测
【课堂速记，可能存在记录错误等问题】
1. 基于GPR的冰下地形测绘
a. GPR：地面穿透雷达→探地雷达（放在冰上：冰雷达）
b. 探测能力：
i. 测程：频率越低，波长越长，越能穿透
ii. 分辨率：频率高，分辨率高
c. 回波延时-深度转换
i. 考虑发射天线-接收天线间距，以及冰的速度，可以给出时深转换
1) 不考虑间距？→间距不大，冰深很深时可以。（理论计算：一些条件下，误差比例可以趋近于0）
ii. 空气中的直达波/冰中的直达波
d. 一些意义：
i. 给出目前探测能力上，最精确的测绘方式 → 钻冰芯带多长的钻等等，需要这些信息的参考
e. 误差来源：
i. 雷达波速的标定误差（冰不密实？有水？随着压强变化？）
1) 处理方法cmp：共中心点法标定
ii. 回波延时的提取误差
1) 重复对比交叉点：多走几遍，多次测量，冗余观测（卫星上，交叉点对比也是很重要的）
iii. 回波延时计算深度的算法误差
iv. 雷达系统误差
v. 环境噪声带来的随机误差
1) stack：多次测量，叠加
f. 雷达介绍：
i. 发射器光缆、接收器光缆的长度：都用一样的，以减少提取误差
ii. 发射器、接收器的长度：频率越低，板子越长
iii. 重要参数设置：天线频率、时间窗口（测程，要接收多长时间的信号？→注意有双程）、采样间隔（会影响波形）、天线间距（影响深度的计算，通常根据几倍波长来确定）、天线移动步长（影响水平分辨率）、信号叠加次数（抗干扰）、测量记录促发方式（工作强度）
1) 天线：放在远离车子的地方。因为发射的是电磁波，碰到车子也会被反射。电磁波呈三次方衰减，因此远离摩托车，能够很有效地减弱这种回波噪声。【发射器远离能够产生反射的东西】
g. 常见问题：
i. 实测数据覆盖不完整
1) 冰川末端/支流/高边坡——太陡峭了，怕不上去/会掉下去
ii. 雷达波速标定
1) 共中心点CMP法：垂向距离没变，水平距离变了，但可以精确测量→用来精确标定速度（PS：参考速度：0.168m/ns）
2) 测量已知深度的验证法：挖一个100米的坑，埋金属块。测出来真的是100米 → 说明是准的
3) 跟地震勘探有类似的速度拾取方式——冰中的速度相对比较简单，比岩石速度简单得多（比如，刚开始有一个高速度，后来深的地方速度趋近于稳定值）
iii. 宁可没成果，也不要伪造成果：成果的可靠性是非常非常重要的
h. 软件/硬件成果：
i. GPRead
ii. 商业雷达频率高了点，一些深的地方成像不清晰？→自制5MHz小雷达，及时补充100MHz商业雷达失效的地方
1) 深→压力大→熔点低：温冰，压力太大，水的含量升高。更加难以穿透
2) 冰川压熔点 → 水，探地雷达难以穿过（可以想象：声呐的频率比探地雷达低很多）
3) 夏天冰层温度剖面 vs 冬天冰层温度剖面：两支曲线到某个深度后，曲线重合——该现象可以用来推测近年来若干年的平均温度
2. 冰川体积估算
a. 冰面DEM-冰下DEM
b. 误差估计：在极地等条件比较艰苦的区域，当没办法做得很精确的时候，要说真话
i. 案例：前期工作冰川流速0.1±0.5，后来引起了其他组的注意，在该冰川考察时重新测，发现流速-0.3左右。尽管前期工作连流的方向都搞错了，但是大误差显示了这里还有很多可以推进的方向。
3. 冰川内部探测：
a. GPR等时层：冰川内部的结构
b. 探测南极冰层下的二战飞机
c. 雪崩预测
d. （*非冰川探测，但原理相似，都是GPR探测物体内部的应用）：加拿大SSI公司探地雷达应用实例
i. 土壤污染范围探测——被一些特定的东西污染的地方，反射层可能不清晰
ii. 沉积环境与古河道探测
iii. 海水入侵探测
iv. 落水洞（灰岩坑）探测
v. 沙漠地区低降速层探测
vi. 金伯利岩探测
vii. 考古调查
viii. 地下储油罐探测
ix. 隧道隐患探测
x. 市政管线的探测
xi. 钢筋混凝土探测（高频，因为需要高的分辨率）
4. 挖冰芯：法国人，3000m深，20年，恢复了42亿年的气候历史
a. 国际合作：能源是俄罗斯和美国运的，但是发文章没带俄罗斯
b. 国际合作中的一些问题：发邮件回不回？去青藏高原上打钻，出现高原反应怎么办？（美国人，高原反应，因为项目问题拖了一天回来，学生死掉，老师也换心脏）
² 有问题要及时跟人沟通
c. 南极测绘成果发Nature：因为耗资巨大，资料非常珍贵。方法上可能并不一定要非常创新。
d. 双龙探极（PolarGo）
