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精密測量院影像大地測量學科組利用探地雷達（GPR）開展了青藏高原八一冰川和23k冰川厚度觀測實驗，針對GPR冰厚測量面臨的富含水冰層嚴重干擾問題，提出了一種富含水冰川冰下地形雷達探測新方法，有效提取了富含水冰巖界面起伏特征，顯著提升了高含水介質場景下冰下地形的精細化探測能力。近日，相關研究成果已發表在《IEEE地球科學與遙感匯刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上。
冰下地形是山地冰川動力學模擬的核心參數，對于冰川物質平衡、冰川孕災過程與機制研究具有重要意義。受氣候“暖濕化”影響，我國山地冰川中含水介質普遍增加，由于富含水冰川介質中電磁波呈現顯著非線性色散特性，利用GPR探測冰川厚度面臨“測不準”難題。
為此，研究團隊分別于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條GPR冰厚測線數據，并基于該數據構建了富含水冰川場景下透視雷達波束畸變模型與冰巖界面探測模型，分析了冰川厚度測量誤差傳播特性，提出了粒子群-剔除平均-恒虛警檢測（PSO-CTM-CFAR）聯合的冰巖界面起伏特征提取技術，實現了低信噪比下冰下地形的精細化探測。
八一冰川與23K冰川位置及GPR測量路線
研究結果表明，與傳統的圖像增強方法和其他經典CFAR方法相比，PSO-CTM-CFAR方法使富含水冰川厚度測量誤差降低約30%；在低信噪比條件下，測量誤差降低約50%。此外，該研究首次獲得了23k冰川部分地區的絕對厚度數據，解決了傳統探地雷達技術難以探測富含水冰川冰巖界面的難題。
（a）-（c）八一冰川04測線冰巖界面起伏特征；（d）-（e）3種基于CFAR的方法的測量誤差對比
（a）-（c）23k冰川47測線冰巖界面起伏特征；（d）-（e）3種基于CFAR的方法的測量誤差對比
近年來，青藏高原地區突發性冰崩災害頻發，嚴重威脅當地人民生命和財產安全，該研究提出的富含水冰川冰下地形雷達探測新方法，可為高含水介質場景下的冰厚精準反演和冰川災害風險評估提供重要技術支撐。
相關研究成果以“Thickness Measurement for Mountain Glaciers with Water-Rich Ice Based on VHF GPR and PSO-CTM-CFAR Detector”為題發表在《IEEE地球科學與遙感匯刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）上，精密測量院為第一完成單位，博士后吳宇軒為文章第一作者，研究員江利明為通訊作者。
該研究得到國家自然科學基金項目（No.42174046）、湖北省自然科學基金重點計劃項目（No.2021CFA028）和湖北省自然科學基金計劃青年B類項目（No.2025AFB417）的聯合資助。
論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11142849