8.1.10 极地测绘
地球的南北极位于地球两端，是地球系统的重要组成，是全球变化的驱动器和放大器。通过南北极环境的综合研究，可以更好地理解极地与全球变化之间的相互作用和驱动过程，准确地实现全球气候评估与预测。极地科考，测绘先行，测绘技术为极地科学考察及科学研究提供了有效保障和技术支撑。一方面，测绘技术可以为其他学科的科学考察提供适时有效的测绘保障；利用大地测量、航空航天遥感、全球定位系统和地理信息技术等现代化的测量技术，建立了极地地区的测绘基准与测绘系统，包括服务各种功能的基准站、验潮站、地图集、地理信息服务平台等。另一方面，基于空—天—地多源观测手段，开展南极冰雪环境及其变化研究；综合多种测量技术，通过海洋重力调查、内陆冰盖测绘考察、南极环境遥感调查和极地环境资源信息集成与共享服务等，结合非成像类和成像类空间测量技术，从物理和几何角度研究极地冰雪环境动态过程，立体化监测极地冰雪环境动态过程。探索极地冰川、冰盖、冰架运动模式，极地冰雪质量变化、海冰密集度、上层雪覆盖空间区域变化以及季节性变化，开展极区电离层异常响应研究等。
近十年来，随着第四个国际极地年(IPY)计划的实施和南北极环境综合考察专项的推进，我国极地考察的领域和区域有了新的拓展，对重点考察和有国家权益意义的区域的测绘基准建立、地图覆盖和地理信息应用服务提出了新的需求。面向国家需求，武汉大学测绘学科在极地冰雪环境变化监测、空间数据与环境资源数据获取、集成处理、空间信息可视化和应用服务等方面开展了创新技术研究。
1.极地大地测量研究进展
近十年来，武汉大学测绘学科在南北极中山站、长城站、黄河站分别建立了3个常年GNSS跟踪站，并实现了数据实时回传，在南极内陆昆仑站、泰山站分别建立了2个GNSS度夏跟踪站；并在菲尔德斯半岛、拉斯曼丘陵地区和格罗夫山地区建立了区域性GNSS监测站。利用GNSS观测数据，获取了长城站和中山站GNSS跟踪站年均运动量、中山站至Dome A沿线的表面冰流速、Dome A地区冰流速与应变场、Amery冰架运动特征；利用GNSS数据，对长城站、中山站和黄河站可降水量进行了反演，对南北极电离层TEC时空分布特性进行了研究；利用堆栈法、主分量分析法和Karhunen-Loeve展开法对南极半岛2010—2014年GNSS时间序列进行空间滤波分析；对南极半岛GNSS噪声进行了分析；并对南极冰川均衡模型进行了比较分析。为了满足海平面变化研究的需要，依托第26次和第28次南极科考队，分别在中山站和长城站建立了永久潮位自动观测站，成为国内率先对南极海域潮汐情况进行实时监测和分析的科研教学单位，为南极海域海平面变化研究提供了宝贵的数据资料。采用南极及其周边地区验潮站数据，采用线性回归方法分析各站点的海平面变化趋势。对各站结果取平均，得到基于这9个验潮站的南大洋海平面变化速率为7.2mm。
2.极地遥感应用研究
基于测绘遥感技术的南极冰雪变化监测是一项长期的科学任务，需要充分利用高精度、高分辨率、高时空的空间技术手段，并结合地面连续观测站、机载测绘遥感平台系统，在更大范围更加深入地开展冰雪环境监测研究。近十年来，不断探索利用多源卫星遥感技术手段获取许多地面上无法得到的数据和信息，使人们对南极的了解更加全面和深入。联合利用光学、SAR和卫星测高数据，为我国南极考察重点区域提供大范围、高精度数字高程模型；在传统雷达干涉测量获取冰流速的基础上，提出多基线联合InSAR算法，克服无短基线数据获取高精度冰流速的难题，并综合利用特征跟踪等技术手段高精度获取极地冰盖冰面流速；基于多源遥感数据，开展南极蓝冰、冰裂隙的提取研究，监测全南极冰架和海岸线的变化；利用光学、微波和测高数据，获取并监测极区海冰范围、面积、厚度和密集度；改进冰雪表面温度反演方法，获得高精度的冰雪表面温度反演结果。卫星遥感技术及其应用为极区地理属性信息提取以及研究冰雪环境动态变化过程提供了重要支撑。
3.极地地理信息服务与数字制图
通过整合极地历史数据和新获取的空间数据，汇交多学科南北极环境综合考察获取的多学科专题数据，研究集成远程数据交换和通信技术、极地数据库管理技术，建立极地动态空间数据集成应用平台；深入开展极地数据挖掘研究，开发二维、三维的可视化表达以及多种类极地专题地图产品和数据服务，为南北极考察和管理提供空间数据支撑和决策支持。
武汉大学测绘学科完成了集考察管理、环境信息服务、环境影响评估一体的中国极地科学考察管理信息系统建设。开展了基于GIS的数据共享和环境效应评估，如基于GIS的菲尔德斯半岛生态脆弱性评价、基于GIS开展格罗夫山自然保护区研究等。充分利用三维仿真的可视化与沉浸感，给人以置身其中的真实感，完成了我国南极长城站、中山站、北极黄河站3个站点的站区虚拟现实和虚拟雪龙船建设。完成了基于位置的雪龙船应急管理平台，实现了极地环境信息与航行信息的主动发布，以及船岸互动、船站互动的服务机制，并实现了在移动终端上的极地地图、影像、气象、考察管理、新闻等的发布。
编制出版了覆盖面积近20万平方千米的各类基础地图，大中比例尺地图覆盖了南极重点考察区域，地图测绘由冰面拓展到冰下地形，由基础地理图拓展到资源环境专题地图，从模拟地图编制拓展到在线地图发布与地图服务。出版了我国第一本《南北极地图集》，以及《南极洲地名图集》，完成了359条中国命名的标准地名，发布了面向南北极资源环境综合考察的标准底图服务。编制了涵盖极地冰川学、海洋学、地质学、生物生态学、大气科学、日地物理学等学科的系列专题地图，《南北极资源环境地图集》正在编制出版中。
4.极地地球物理研究
随着星、机、地等地球物理观测手段的发展，新型高分辨率的测高卫星大量出现，提供了丰富的多源数据源，实现了对南极海域和北冰洋的连续观测。如何有效对其数据处理与数据融合，反演其高分辨率、高精度的地球物理场，是面临的重大科学问题。结合地球物理学的需求和星、机、地多观测手段的发展趋势，大数据处理需要迫切。过去十年，通过对地球物理数据获取、处理、分析，星、机、地多源数据处理与数据融合等开展了系列研究，测绘学科在多源数据处理、融合、解释等理论与方法得到了长足的发展，为海洋地球物理和两极资料调查等提供了可靠的数据源。