了解融雪
案例研究
由于人类活动排放的温室气体，加拿大北极地区正在经历前所未有的变暖。特别是在过去几十年里，北极西部近地表温度显著上升，几乎是全球平均温度上升的两倍。这种变暖趋势导致了区域生态系统和在这些环境中运行的物理过程的显著变化。
为了更好地了解北极苔原在进一步的气候变化情景下将如何应对，来自加拿大威尔弗里德·劳里埃大学(Wilfrid Laurier University)的沼泽实验室Trail Valley Creek (TVC)研究小组的成员由菲利普·马什博士(Philip Marsh)领导，他们通过莱卡地球系统(Leica Geosystems)全球卫星导航系统(GNSS)仪器，旅行了4000多公里，研究加拿大北极西部不断变化的水文。这项研究收集了水循环的所有组成部分的数据，旨在了解进一步的温度上升将如何影响当地和区域淡水系统，方法包括:
- 详细的野外观察
- 遥感
- GNSS定位和建模。
调查的时间
每年以雪的形式储存的水是水文循环中最重要的方面，也是北极河流和湖泊系统中最大的淡水来源。在冬季结束时，从4月到5月中旬，Marsh Lab TVC的研究人员进行了积雪调查，测量了多个研究盆地的积雪深度和水储量。这组研究人员准确地测量了每年冬季的降雪，以量化液态水的储量，即雪水当量，并计算出一旦雪融化，水文系统可用的水量。
为了更好地了解苔原雪覆盖的异质性性质，沼泽实验室TVC的研究人员使用了许多最新的技术进展，包括:
- 无人机(uav)
- 航空积雪深度数据
- 自动积雪深度记录探头
- 实验性宇宙射线中子探测站。
研究团队目前使用两台徕卡GS10 GNSS接收机和两台CS20现场控制器来收集各种各样的研究项目的点类型数据。使用Leica Captivate现场软件，团队收集和组织数据，而Leica Infinity调查软件用于投射和过滤收集的现场点，确保数据存储在正确的坐标系统中。还使用了无人机后处理软件。
Wilfrid Laurier大学的研究助理Branden Walker说:“我们的实地工作在很大程度上依赖于获得高精度的空间数据集，而我们的Leica Geosystems GNSS系统使所有这些工作成为可能。”“以前在其他研究地点使用徕卡地球系统仪器并取得了出色的结果，我们选择在这个项目中再次使用它们。”
研究组还利用GS10 GNSS接收机和CS20现场控制器对地面控制点进行常规测量，并对地形变化进行地面验证和冻土特征变化检测。
Walker说:“我们正在进行的大多数研究项目都集中在获取高度精确的GPS数据上。”“与其他数据集相比，Leica Geosystems的GNSS系统已经证明可以提供可靠的数据。”
收集以上及以下数据表格
测量大面积积雪的主要方法之一是通过试验使用无人机。为了验证,georeference正确GNSS无人机数据,沼泽实验室TVC研究者需要测量实际的雪和地面高程在地面上使用徕卡呈GNSS系统测量地面控制点与无人机映射点与高水平的准确性。这些高精度的地面控制点随后在Infinity测量软件和摄影测量软件中进行处理，以提高无人机测绘点的精度。
“我们使用的Leica Geosystems GNSS系统允许我们在已知位置创建精度低于厘米的地面控制点。这对于校正无人机的仰角产品非常重要，无人机的仰角产品可能只会在每次飞行中相差几厘米，”Walker说。bob综合app下载“这些数据使我们能够用以前无法获得的空间和时间分辨率量化积雪深度和水储量。来自我们无人机的数据经过后处理和地理参考，使用我们的莱卡RTK系统收集的地面控制点，以产生高度精确的空间数据集。
“我们的徕卡地球系统仪器是我们研究项目的支柱。我们的GNSS仪器提供的精度和准确性提供了使用无人机绘制小尺度积雪深度变化所需的空间数据，帮助我们在现场设置和收集数据点时节省时间。”
帮助地球的水地图绘制任务
Marsh Lab TVC研究人员使用Leica Geosystems GNSS系统进行的研究也将是北美大气地表水和海洋地形(AirSWOT)的主要地面验证，这是NASA北极北极地区脆弱性实验(见上图)的一个组成部分。AirSWOT验证任务在飞行过程中测量尽可能多的湖泊的水面高度。AirSWOT是SWOT任务的一部分，从太空绘制地球上的水，了解地球上有多少淡水，计算河流流速，监测沿海的洋流。
NASA的AirSWOT现象学机载雷达飞越加拿大北部和阿拉斯加，测量数万个直径超过250米的水体的水面高度。对于AirSWOT任务，团队有一个小窗口来捕捉所需的测量，因此他们必须有快速和可靠的GNSS仪器，能够从基地进行远距离测量。
Wilfrid Laurier大学地理学硕士研究生Evan Wilcox说:“探测车在距基地几公里处进行快速准确测量的可靠性使我有信心我们将能够成功验证NASA的AirSWOT数据。”
培训领域研究人员
Marsh Lab TVC接待了来自北美和欧洲的研究小组，他们研究加拿大的北极地区。Wilfrid Laurier的研究人员定期帮助学生研究人员如何使用徕卡地球系统产品。bob综合app下载
“大学领导的研究小组也导致高的学生转过身,所以莱卡呈规则的简单和直观的设计使产品培训下一轮的领域的研究人员和学生更容易——再一次,节省我们的时间和金钱从长远来看,”沃克说。bob综合app下载
此外，恶劣的北极条件可能会推高大多数设备的极限。徕卡地球系统GNSS接收机和CS20现场控制器的设计可在最极端的条件下运行。
Walker说:“我们现场工作的本质是测试所有仪器的绝对断点和最大值。”“我们的徕卡GNSS系统可以在各种恶劣的北极条件下工作，包括零下20摄氏度的温度。”
关于气候变化的可信信息
在徕卡地球系统的准确性和精确度的支持下，研究人员小组对北极苔原系统如何对气候变化导致的空气温度升高做出反应有了更深入的了解。为了更好地理解积雪深度、降雨、湖泊水位、植被、永久冻土和水流之间的复杂关系，以及能够使用数学模型预测未来变化的物理过程，需要准确可靠的数据。
该研究产生的数据目前正在被广泛的研究科学家和研究生使用，重点是测试和验证新的数据收集技术。获得的信息还有助于一项长期的研究项目，即收集北极苔原的历史数据集。了解北极的水文过程将为气候变化如何影响湖泊水位、河流流量和积雪以及这如何影响加拿大人的生活提供可信的信息。
