精密测量院影像大地测量学科组利用探地雷达（GPR）开展了青藏高原八一冰川和23k冰川厚度观测实验，针对GPR冰厚测量面临的富含水冰层严重干扰问题，提出了一种富含水冰川冰下地形雷达探测新方法，有效提取了富含水冰岩界面起伏特征，显著提升了高含水介质场景下冰下地形的精细化探测能力。近日，相关研究成果已发表在《IEEE地球科学与遥感汇刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上。
相关研究成果以“Thickness Measurement for Mountain Glaciers with Water-Rich Ice Based on VHF GPR and PSO-CTM-CFAR Detector”为题发表在《IEEE地球科学与遥感汇刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上，精密测量院为第一完成单位，博士后吴宇轩为文章第一作者，研究员江利明为通讯作者。
科研动态
精密测量院在富含水冰川冰下地形雷达探测研究方面取得新进展
精密测量院影像大地测量学科组利用探地雷达（GPR）开展了青藏高原八一冰川和23k冰川厚度观测实验，针对GPR冰厚测量面临的富含水冰层严重干扰问题，提出了一种富含水冰川冰下地形雷达探测新方法，有效提取了富含水冰岩界面起伏特征，显著提升了高含水介质场景下冰下地形的精细化探测能力。近日，相关研究成果已发表在《IEEE地球科学与遥感汇刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上。
冰下地形是山地冰川动力学模拟的核心参数，对于冰川物质平衡、冰川孕灾过程与机制研究具有重要意义。受气候“暖湿化”影响，我国山地冰川中含水介质普遍增加，由于富含水冰川介质中电磁波呈现显著非线性色散特性，利用GPR探测冰川厚度面临“测不准”难题。
为此，研究团队分别于2023年3月和2023年9月在八一冰川、23k冰川野外考察中共采集了12条GPR冰厚测线数据，并基于该数据构建了富含水冰川场景下透视雷达波束畸变模型与冰岩界面探测模型，分析了冰川厚度测量误差传播特性，提出了粒子群-剔除平均-恒虚警检测（PSO-CTM-CFAR）联合的冰岩界面起伏特征提取技术，实现了低信噪比下冰下地形的精细化探测。
八一冰川与23K冰川位置及GPR测量路线
研究结果表明，与传统的图像增强方法和其他经典CFAR方法相比，PSO-CTM-CFAR方法使富含水冰川厚度测量误差降低约30%；在低信噪比条件下，测量误差降低约50%。此外，该研究首次获得了23k冰川部分地区的绝对厚度数据，解决了传统探地雷达技术难以探测富含水冰川冰岩界面的难题。
（a）-（c）八一冰川04测线冰岩界面起伏特征；（d）-（e）3种基于CFAR的方法的测量误差对比
（a）-（c）23k冰川47测线冰岩界面起伏特征；（d）-（e）3种基于CFAR的方法的测量误差对比
近年来，青藏高原地区突发性冰崩灾害频发，严重威胁当地人民生命和财产安全，该研究提出的富含水冰川冰下地形雷达探测新方法，可为高含水介质场景下的冰厚精准反演和冰川灾害风险评估提供重要技术支撑。
相关研究成果以“Thickness Measurement for Mountain Glaciers with Water-Rich Ice Based on VHF GPR and PSO-CTM-CFAR Detector”为题发表在《IEEE地球科学与遥感汇刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上，精密测量院为第一完成单位，博士后吴宇轩为文章第一作者，研究员江利明为通讯作者。
该研究得到国家自然科学基金项目（No.42174046）、湖北省自然科学基金重点计划项目（No.2021CFA028）和湖北省自然科学基金计划青年B类项目（No.2025AFB417）的联合资助。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11142849