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地球衛星以大約22年的橢圓周期圍繞地球運行

雙極衛星22年周期夢;

中國南極測繪科學考察22年的成就與貢獻

二十二年來,在國家測繪局的領導和大力支持下,在國家海洋局極地辦的直接指導下,中國南極測繪研究中心(5438年6月+2005年10月國家測繪局極地測繪科學重點實驗室成立)為中國南北極科學考察提供測繪保障,利用3S技術(GPS-全球定位系統、RS-衛星遙感技術、GIS-地理信息系統)及其集成,開展了南極圈層動力學研究,監測極地冰蓋環境變化和冰川運動,研究海平面變化,在中國互聯網上建設極地空間信息和極地考察管理信息服務平臺。我們應用技術創新突破極地地質研究難題,創造性地探索出符合中國國情的獨特極地測繪技術體系和測繪途徑,為中國測繪科學開辟了新的南北極研究領域。取得多項成果,填補了國內相關研究領域的空白,達到國際先進水平。南極地圖的覆蓋和中國地名的命名,對於國家維護國家南極權益具有重要意義。

壹是為我國測繪科學開辟了新的南北極研究領域。

65438-0984年,參加中國首次南極科考,承擔中國極地測繪科學考察重點項目研究22年。地球兩極的自然環境極其惡劣,每壹次“首次”考察都是高度危險、最艱苦、最困難的。中國派出的22個南北極科學考察隊中,只有4個是“第壹”,分別是1984年中國第壹次南極考察隊建立的長城站、1988年中國第壹次南極考察隊建立的中山站、1999年中國第壹次北極科學考察隊、2004年中國第壹個北極黃河站。測繪學科圓滿完成了這“四個第壹”的測繪保障,3人被國家南極考察委員會授予極地考察建站二等功。

22年來,從無到有,在我國沒有極地測繪的情況下,建立了我國西南極和東南極大地原點、高程系統和完整的測繪基準。同時建成了中國境外獨立的、有利於中國空間技術發展和應用的南極長城站、南極中山站、北極黃河站三個GPS衛星跟蹤站。探索出了適應地球兩極特殊自然環境的完整技術體系,開展南極地球動力學、極地重力場、極地冰雪環境變化與物質平衡、南大洋海平面變化研究,建設極地互聯網GIS服務平臺,實施基礎測繪保障,開辟了我國測繪與遙感信息工程科學新的極地研究領域,填補了國際上相關研究領域的空白。

1991年,經國家南極考察委員會和國家測繪局聯合批準,成立了中國南極測繪研究中心(以下簡稱中心),1人擔任19年國際南極研究科學委員會(SCAR)常駐中國代表,與加拿大、澳大利亞、新西蘭、德國開展了多項國際南極合作研究。

該中心還承擔了中國第壹張南極地圖——長城站地形圖的確定,中國第壹個南極地名——長城灣的命名,國家測繪標誌設置在北極進行大地測量。

22年來,該中心完成了中國首次南極測繪科學考察、現代南極地殼運動與遙感制圖、拉斯曼丘陵小影像航空攝影測繪、南極冰貌環境變化與海平面變化及南極動態大地測量研究、南極測繪與遙感應用研究、中國首次北極科學考察研究、南極地理信息獲取及其動態過程研究。中國南極考察區基礎測繪和建立北極衛星跟蹤站及動態空間信息系統等重點項目,其中1989獲國家科技進步二等獎,2002年獲何李地球科技進步壹等獎,獲省部級壹等獎6項。

二、應用技術創新,突破極地地學研究難題,並取得國際先進水平的成果。

1.為解決我國在南極人跡罕至地區考察對冰圖的迫切需求,我們組織中心科技人員進行技術攻關,突破了無地面控制點的衛星影像數字化成圖難題,摸清了衛星遙感冰雪面輻射強度信息與海拔高度的相關性,建立了高程反演模型,在室內繪制了人工難以到達的南極冰地形圖。這種創新的理論和方法在南極研究中尚屬首次。

2.在現代南極地殼運動研究中,早在1986年,我國第壹個南極科考站——長城站剛剛建立,比當時其他國家的南極考察都要早。在極地自然環境下,測繪創造性地利用地面和衛星相結合的技術,在喬治王島建立了第壹個監測南極地殼斷層運動的形變網。自1996以來,我國參與了國際組織監測南極板塊運動的大型衛星GPS全南極戰役的觀測工作,使我國在南極地球動力學研究方面躋身國際先進行列,在我國長城站和中山站地殼動力學過程研究方面取得了國際先進水平的成果。

3.在南極GIS研究方面,1998建立了中國南極互聯網服務系統,引起了國際南極研究科學委員會(SCAR)的關註。2000年,在武漢召開了南極喬治王島地理信息系統國際會議,推廣中國的先進成果。2004年,南極研究科學委員會在武漢大學舉辦了南極地理信息系統國際研討會。到目前為止,SCAR已經舉辦了三次南極地理信息系統國際研討會,其中兩次在武漢舉行,為中國的極地測繪贏得了國際榮譽。

4.在中國首次北冰洋科學考察期間,利用差分GPS技術研究了北冰洋浮冰的精確動態變化過程,首次在北冰洋冰面上成功進行了絕對重力測量實驗,填補了國際相關領域的空白。

3.創造性地探索符合中國國情的獨特的極地測繪和制圖方法。

1.在我國無法花費大量資金用常規方法實現南極地區航空攝影測量成圖的情況下,為保證國家多學科考察急需地圖,該中心創造性地設計了技術方案,以直升機為發射平臺,采用普通非公制120相機航拍和地面放樣控制,歷時三個南極夏季考察時間,克服了南極環境的艱苦,僅花費少量資金。成功測繪了南極國際拉斯曼丘陵第壹套符合規範要求的大比例尺地形圖,探索了南極裸露區小影像航拍測繪方法,解決了東南極科考所需的地形圖問題。這項成果被專家評價為開創了符合國情、具有中國特色的南極測繪方法,為國家節省了巨額資金。

2.為了獲得具有國際影響力的科研成果,中國首次組織多學科綜合考察隊,向被稱為生命禁區的東極內陸冰蓋格羅夫山高寒地區沖刺。該中心組織課題組,冒著冰裂縫縱橫的危險,采用DGPS先進技術,在野外高精度測量了14000個GPS點,成功繪制了南極內陸冰蓋高原上的世界第壹幅1:60。

3.在國際ITASE中國計劃實施期間,該中心承擔了國家下達的導航任務。為了保證內陸冰蓋考察隊能夠在南極復雜的氣象和自然環境下,進入人類未曾到達的深冰蓋區域,絕對能夠安全返回。經過反復研究,它采用衛星定位和雷達定向相結合的技術,摸索出壹套導航方法,保證了科考隊的安全可靠。中國內陸危險區多次順利考察,在國際上獲得了用於研究南極冰蓋物質平衡的中山站至DOME-A 1300km剖面高程數據,開創了國際南極對人類從未到達地區研究的先河,填補了壹項空白。

4.南極地圖的覆蓋和中國地名的命名,填補了中國的歷史空白,維護了國家的權益。

南極洲陸地面積654.38+04萬平方公裏,國際上有領土主張。22年來,測繪在南極覆蓋面積近20萬平方公裏,各種地圖象征著國家領土,大量具有空間坐標的永久性測繪標誌埋藏在中國境內。作為國際SCAR大地測量與地理信息工作組的中國代表單位,負責按照國際SCAR指南的要求命名中國南極地名。在“中心”承擔的各類南極地圖上,有300多個中國南極地名被國際南極研究科學委員會認可並出版,不僅填補了南極自古以來沒有中國命名地名的歷史空白,也維護了國家在南極的權益。

五、培養極地科研的年輕壹代,教育年輕人崇尚科學,做出突出貢獻。

22年來,“中心”先後70余次考察地球兩極,培養了壹支善於戰鬥、適合極地的團隊精神科研梯隊骨幹。“中心”的居民和科研人員在包括港臺省在內的全國各地進行了近500次極地考察和科普報告,受眾達30多萬人,在教育青少年熱愛祖國、崇尚科學方面取得了良好的社會效益。中心科研人員先後獲得黨員、湖北省勞動模範、湖北省科技精英、有突出貢獻的中青年專家、五壹勞動獎章、全國先進工作者等榮譽稱號。

“十五”期間極地考察和科學研究的新成就與貢獻

1.“3S技術集成在極地冰環境與地殼動力學過程中的應用研究”獲2004年湖北省科技進步1獎。這壹成果被專家評價為具有國際領先水平,主要體現在:

(1).在國際上率先將星載合成孔徑雷達幹涉測量技術應用於南極內陸冰蓋研究,在格羅夫山地區利用雷達圖像和相幹特征成功提取了藍冰、冰裂縫和冰川流向的分布信息。為我國在南極高危冰蓋地區建立地面數字高程模型、監測冰蓋運動和變形、保障科考隊生命安全找到了壹條有效途徑。

(2)利用各種衛星傳感器在不同時期獲得的空間信息,記錄了東南極人類無法到達的D'Arc和Polar兩個冰川17年的變化過程,並在國際上首次公布了其入海流量,為研究南極環境物質平衡提供了理論依據。

2.“中國首次北極科學考察”獲2004年國家海洋局海洋創新成果獎1。該項目是由國家海洋局中國極地考察辦公室直接主持的大型綜合極地考察項目。

3.《南極全圖》2004年獲中國測繪學會(國家測繪局)優秀地圖作品二等獎。這張地圖(包括電子地圖)是第壹張用於科學調查的全面的全比例地圖,它信息量大,直觀,具有時代感。2003年春節,國家極地考察辦公室把這張地圖作為禮物送給了國務院。

二、為我國南北極重大科學考察活動做出了新貢獻。

1,為成功發現和確定我國南極冰蓋最高點做出了巨大貢獻。

2004/2005年南極夏季,在引起國內外高度關註的“中國十三勇士進軍南極穹丘-A”重大科學考察活動中,中心派出博士生張聖凱參加尋找南極冰蓋最高點的任務。DOME-A是南極四大地理特征之壹,最有利於科學考察,可以獲得國際影響研究成果。南極洲有四個地理特征:南極、南磁極和地球冷極,分別被美國、法國和俄羅斯占領過,但最後壹個地理特征——冰蓋最高點——被稱為無法到達的南極穹A,其他國家都沒有到達過。因此,考慮到中國的南極考察大國地位,中國應不惜壹切代價抓住這壹點,在DOME-A建立第三個南極科考站,並計劃在2006年進行科考準備工作。然而,知道歐洲的壹些國家也盯上了DOME-A,中國決定先行壹步,在2005年6月派出13勇士搶占DOME-A。因此,該國將導航進入DOME-A的路線和尋找南極冰蓋最高點的艱巨任務分配給了測繪。

DOME-A是壹個面積很大的冰雪覆蓋的高原。因為人類還沒有到達這個地區,危險性很大,中國又無法自救,所以國家規定在目的地停留時間也很短。這是壹項有風險的艱巨任務,不能出任何差錯。如果找錯了方向,到不了最高的區域,或者溫度極低,根本測不到最高點。這不僅會給國家造成巨大的經濟損失,還會影響國家的國際聲譽。因此,“中心”組織科研人員查閱了大量國際資料,建立了多種冰蓋地面高程試驗數字模型(DEM),反復研究分析,制定了多套方案。根據22年來南極考察的技術實施體系,以中山站建立的常年衛星跟蹤站為基礎,決定采用地面方法,利用DGPS技術,雪地車從大本營中心輻射流動,儀器保溫措施,現場快速圈定區域。在勇士們的幫助下,張勝凱博士在生命極具挑戰性的禁區發揚了不怕苦、不怕死的精神,在高原嚴重缺氧、極端自然環境下克服了難以想象的艱辛,在國家預定時間內完成了全線導航和南北高地的判別,最終在70多平方公裏範圍內進行了數千次衛星定位。最後,在全國人民的等待下,成功準確地確定了南極冰蓋。22' 00 ",東經77?21′11″,海拔4093米。中央電視臺和新華社於2005年6月5438日+10月65438日+8月向國內外公布了這壹成果。這是人類首次測量到以前從未到達過的南極冰蓋最高點。至此,中國永久測繪標誌立起,中國國旗第壹次飄揚。這壹寶貴成果不僅為我國實現建設冰蓋站的目標奠定了基礎,也為國家贏得了南極權益,為國際社會填補了南極空白,為國家做出了新的貢獻。

2.參與建立中國北極黃河站,開辟了北極新的研究領域。

2004年,該中心派出E·陳侗(65歲,隊員中年齡最大的)和艾松濤(隊員中年齡最小的)作為中國第壹個建立北極站的科考隊隊員,前往北極斯瓦爾巴群島的新奧爾森,參與了中國北極第壹個科考站——黃河站的建設。同時,為了系統地比較南北極的地球動力學和環境動力學過程,在北極建成了第壹個常年衛星GPS跟蹤站。2004年7月28日,黃河站建成,胡錦濤主席專門寫了賀信。

中國北極首個GPS衛星跟蹤站的建成,為中國參與北極相關領域的國際合作奠定了基礎。

三是成功舉辦了2004武漢東南極GIS國際研討會。

由於中國南極測繪研究中心是建設中國極地網絡GIS的國際先進水手,國際南極研究科學委員會(SCAR)於2000年在武漢舉辦了首屆南極地理信息系統國際研討會,以推廣中國的經驗。2004年5月,受SCAR委托,在武漢大學成功舉辦了由美國、德國、意大利等9個國家代表參加的“東南極地理信息系統研討會”(04GIS)。南極研究科學委員會已經舉行了三次關於南極地理信息系統的國際會議。除了壹次在德國,還有兩次被中心關押在武漢。在同壹個地方舉辦了兩次國際GIS大會,提高了中國在南極這壹領域的國際地位,擴大了國際影響。