根据冰川观测需求，武汉大学南极中心研发了一套冰川运动实时观测系统，该系统由GNSS、激光测距、相机等观测模块组成，通过4G实时传输观测数据，并由网络在线发布，可以随时通过浏览器在线查阅。

 

        该系统硬件于2021年7月在玉龙雪山组装，通过系统调试，成功获得实时信息，初步获取了玉龙雪山冰流速、物质消融等信息。

 

        2021年10月，南极中心研发团队对该系统进行了升级，加入了温湿压等气象参数和实时视频模块。目前每5分钟在线更新一次监测数据。

 

        该系统兼容多种传感器，集数据采集、传输、解析、入库和发布于一体，实时性高，具备软件自主可控，硬件可定制可扩展的特点，为后续冰川实时监测工作打下良好基础。

  传感器参数：
GNSS数据采集装置（GPS/BDS/GLONASS/Galileo 多模多频接收机，码观测精度10cm，载波相位差分观测精度1mm，unistrong或同级别品牌）
激光测距仪（定制。量程：0.05至40米。精度：±1mm。）
影像模块（定制。静态图片800万物理像素，摄像可支持720P60、1080P30）
气象模块（定制。温度测量范围-40~+60℃，精度±0.1℃；湿度测量范围0~100% RH，精度±0.8% RH；气压长期稳定性每年±0.1hPa，分辨率±0.01hPa；光照测量范围：0~2000W/m2；以及数采仪）
表层冰温测量（定制。测量范围：-60至110℃）

 

        此前，武汉大学南极中心基于地理信息系统研发的极地可视化集成系统也已经在互联网提供公共服务。该系统历经雪龙在线、掌上两极、双龙探极等多个阶段的建设，总结形成了一套可行的技术方案，可供同行参考

 

1. 需求分析
旨在开发极区环境数据集成与分析软件模块，涵盖实时定位、环境监测、数据可视化等多个方面，主要需求分为功能需求、数据需求和服务需求。
1.1功能需求
（1）实时定位与航行轨迹监测
收集并展示极地科考船只和飞机的实时定位信息。
输入：卫星导航系统、海上通信网络等。
输出：航行轨迹图。
（2)气候与环境参数监测
实时监测温度、湿度、气压、风速等环境参数。
输入：气象站数据。
输出：环境参数分析报告。
（3）极地科考站与基地的实时监控
监控科考站活动状态及位置信息。
输入：科考站状态数据。
输出：异常情况预警信息。
（4）数据可视化与交互展示
提供图形化界面，支持用户交互查看和分析数据。
输入：历史和实时数据。
输出：可视化图表和交互界面。
（5）数据导出与共享
支持多种格式数据导出，便于共享。
输出：导出的数据文件。
（6）多平台兼容性
支持Windows、MacOS、Android、iOS等多种操作系统和设备。
（7）数据存储与备份
提供数据存储与备份功能，确保数据安全性。
1.2 数据需求
涉及地形、地理、人文（生态）、海洋（水文）、影像等数据，保证数据质量与精度。
1.3 服务需求
用户培训：提供软件功能演示及操作手册讲解。
持续技术支持：系统部署后提供技术支持与维护。
反馈机制：收集用户反馈，优化系统。

2. 架构设计
系统架构分为基础层、数据层、技术层和业务层：
（1）基础层：提供软硬件支撑环境，包括服务器、计算机系统及开发环境。
（2）数据层：管理基础信息、地理空间信息、用户信息等数据库。
（3）技术层：涉及数据获取、分析、可视化等关键技术。
（4）业务层：提供用户及系统管理操作功能。

3. 系统功能
3.1 实时定位与航行轨迹
采用星载AIS与ADSB技术，实现船只与飞机实时定位，利用大数据技术进行数据处理与可视化。
3.2 气候与环境监测
建立天基与地面监测网络，使用卫星遥感与传感器收集数据，并通过物联网技术实现实时数据汇聚与可视化。
3.3 数据导出与共享
研发API接口，支持多种格式数据导出，建立权限管理共享平台，实现数据安全共享。
3.4 多平台兼容与协同
采用B/S架构，支持多设备与系统的访问与协同，提供实时信息支持与身份认证机制。
3.5 提供多源数据
收集和整合全球开源地形、地理、影像、人文、海洋数据，建立多源数据管理平台。

4. 部署方案
（1）环境准备：选择高性能服务器，使用Windows Server操作系统。
（2）软件安装：安装数据库管理系统（如PostgreSQL），提供用户安装包。
（3）用户培训：提供系统操作培训。
（4）上线测试：进行全面的系统测试，确保稳定运行。

5. 关键技术
（1）地理信息系统（GIS）集成：用于数据空间分析与可视化。
（2）可视化技术：前端框架实现动态数据可视化，提高用户交互体验。