农业冻土中的冰含量作为冻土冻融过程的关键变量之一，影响着土壤水分动态变化、土壤养分流失和农田生态环境维稳等。根据质量守恒原理和体积变换关系，自制一种农业冻土冰含量测量的试验装置，进行-20、-25、-30℃和土壤含水率为15.7%、23.5%、31.4%的冰含量测量试验。结果表明，农业冻土样品中冰含量随冻结温度降低冰质量含量增加。冻结温度达到-30℃时，冰质量含量达到一个恒定的峰值。相同冻结温度不同含水率状态下，冰质量含量百分比趋于一个平均值，且最大值和最小值之差约为2%。
电阻式冻土自动观测仪以内管中灌注的非纯净水作为感应介质，利用含有导电离子的水在冻融相变时电导率发生骤变的特性间接反映土壤的冻结状况。课题组对电阻式冻土自动观测仪的测量原理进行了详细阐述，结合测量介质冻结阻值的测量机理进行冻阻特性实验设计，反映出土壤渐冻和渐化过程中阻值的变化、测量介质的相态变化，从而验证了电阻式冻土自动观测仪可替代TB1-1冻土器，并实现了冻土自动观测。
文章基于国家级台站使用DTD5型冻土自动观测仪业务，简述了该设备的测量原理、结构组成；详细介绍了安装调试方法，给出了设备初始化参数设置及输出数据格式；通过对各单元故障检修分析，给出了维护维修方法。
多年冻土及其活动层的变化对研究全球气候变化和生物多样性具有重要意义。传统的冻土测量方法通常只针对特定地点,空间覆盖范围有限,尤其是青藏高原冻土。本文采用C波段Sentinel-1A IW模式数据并结合一种顾及永久散射体的小基线SAR干涉(SBAS)技术,对青藏高原沱沱河地区地面形变和冻融过程进行了研究。探测到的地面位移速率(主要范围为-20～20 mm/a)和位移时间序列反映了多年冻土及活动层的演化。试验结果与水准测量数据具有较好的一致性,且该方法优于一般多时相InSAR方法。此外,分析了SAR成像几何与地表位移之间的关系,解释了在多年冻土区特别是对于山坡的运动趋势。试验结果展示了InSAR的监测能力,并提高了对多年冻土区地表形变的认识。
为了研究温度因素对季节性冻土区域接地网故障测量的影响,测量分析了冻土温度变化过程水分和盐分迁移以及电阻率情况,并在冻土参数测量结果的基础上,采用接地网无损检测装置来分析温度变化对冻土区域接地网故障测量的影响。研究结果表明,冻融阶段温度梯度和孔隙水压梯度是水分迁移的主要驱动力,冻土冻结锋面以上和锋面下缘的土壤含盐量有上升趋势,冻土土壤冻结锋面附近电阻率急剧变化,这些由温度引起的冻土变化直接影响着接地网故障测量的准确度,即冻土深度低于水平接地网深度时,测量接地网故障准确率较高。
多年冻土区地表变形严重影响着区域内生态环境和工程设施的稳定性。合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture radar,D-InSAR)技术作为一种新型的空间对地观测技术,为多年冻土区地表变形监测提供了新方法。通过近20年的不断深入研究,利用D-InSAR技术的多年冻土区地表变形监测取得了大量研究成果。首先介绍了D-InSAR技术测量地表变形的理论基础,进而概述了D-InSAR技术在多年冻土区地表变形测量中的应用现状,然后总结了D-InSAR测量过程中存在的关键问题及可能的解决方法。在此认识和分析的基础上,对D-InSAR技术今后在多年冻土区地表变形监测中的发展方向进行了探讨,以期为D-InSAR技术在多年冻土区地表变形监测中的推广应用和深入研究提供参考。
研究高铁精密测量基准确定方法,提高测量精确度。冻土地带的高铁精密测量过程中,受到冻土地带的影响,投影偏差较大,测量过程误差较大。为此,提出一种基于最小二乘法的冻土地带高铁精密测量基准确定方法。对信号进行降频和采样处理,计算测量信号数值分量,获取信号的关联性,完成高铁精密测量信号。计算高铁精密测量误差平方差,获取信号采样点与高铁中心点之间的距离,实现高铁精密测量基准确定。实验结果表明,利用最小二乘法进行高铁精密测量,能够提高测量的精确度,为高铁设计和维护提供准确的依据。
在项目执行期间，我们将进行以下四个方面的研究，包括：（1）现代大地测量技术与应用。多源数据融合建立陆海统一重力场模型的建立；构建符合应用要求的重力辅助导航系统；北斗/多模GNSS的定位定轨研究；确定华北地下水、南极冰雪质量变化，大气角动量对地球自转变化的影响；标准时频分析方法的理论与地学应用研究。（2）区域构造运动与地震大地测量。利用空间大地测量手段监测地壳形变、震后调整过程；利用高频GPS、InSAR技术研究震源破裂过程及地震应力场；研究地震的应力触发和震后形变，确定区域的地震活动性和孕震环境，定量评估地震的灾害大小。（3）GIA（冰川均衡调整）模拟平台建设及其应用。青藏高原现代冰川冻土的InSAR观测机理与模型研究；冰川速率估算与冰川地形的重建及冰川带典型参数反演；利用冰川和冻土冰融过程的InSAR监测反演地球内部的结构参数。(4) 潮汐形变与核幔耦合。建立和完善中国大陆高精度的潮汐改正模型，确定典型区域均衡特征，模拟构造动力学过程导致的地壳形变；利用地球自由震荡异常谱分裂特征约束地球的内部结构；根据地球自由核章动的时变和能量耗散特征约束核幔耦合机制。
2014-01植被盖度的变化动态可以在一定程度上反映气候环境的变化,是表征生态环境变化特征的一个直接的主导性指标,对其测量的准确性可以在很大程度上影响对生态环境变化预报的精度。本研究利用普通照相法结合数字图像处理技术对青藏铁路和青藏公路沿线多年冻土段高寒植被的盖度进行调查研究,并与传统的目估法、目视解译法进行了对比,在此基础上对青藏工程走廊多年冻土段植被盖度进行简单评估。结果表明,无论是青藏铁路沿线还是青藏公路沿线,用模型处理法和目视解译法得到的植被盖度结果之间相关系数都最高,分别为R2=0.96和R2=0.97;比较结果表明,用模型处理法比用简单目测法获得的植被盖度更接近实际覆盖度,说明模型处理法适合应用于青藏工程走廊多年冻土段植被覆盖度动态快速测量。
青藏铁路多年冻土区域路基稳定性关系到青藏铁路能否长期安全运营,因此对铁路沿线冻土区进行形变监测有着非常重要的意义。近年来,雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术已发展成为监测地表形变的一项重要技术手段。本文利用此技术结合重复轨道ENVISAT ASAR雷达影像数据,获取青藏铁路羊八井-当雄区冻土形变结果,所得形变结果与冻土冻胀融沉的物理变化规律非常符合,说明采用D-InSAR技术提取铁路沿线冻土区域大范围地表形变信息的效果良好。