CN109916449A - 一种定点冰厚、水位一体化连续监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冰厚、水位一体化连续监测装置，属于水文监测技术领域。本发明的监测装置由避雷器、风力发电装置、三角钢塔、太阳能发电装置、安装基座、储能电池、回旋臂、空气耦合雷达传感器（内含发射机、接收机等）和集成控制箱（内含风光互补控制器、远程遥测开关、GPS模块、4G数传模块）等构成。安装连接完成，远程计算机通过GSM开启各控制模块，通过4G模块向雷达传感器发送相关参数，同时基于4G模块接收带有GPS时间标注的雷达图谱，根据雷达图谱记录的雷达波在空气中双程时间和在冰盖中双程时间∆t，利用公式（三）（四）自动计算雷达至冰盖上表面距离h和冰盖厚度∆h，利用公式（五）（六）自动计算冰盖上表面或自由水面高程H₁和冰盖下表面高程H₂。

Description

一种定点冰厚、水位一体化连续监测方法

技术领域

本发明属于水利行业中水文监测技术领域，尤其涉及一种定点冰厚、水位一体化连续监测方法。

背景技术

现有的水位监测技术多采用水尺或26GHz雷达水位计，该技术可连续监测河道、湖泊、渠道等自由水面高程变化，以及凌汛期冰盖上表面高程变化，而不能监测冰盖厚度变化及冰盖下表面高程变化，即冰下水位变化，不利于北方河道、湖泊水文多要素全周期连续监测。

冰厚是指河道冬季结冰形成冰盖后，冰盖上表面至下表面的垂直距离。

传统冰厚监测一般借助于冰钻和冰尺来完成，监测平均冰厚和最大冰厚(以厘米为单位)，特别是特殊地形处的冰厚，如水文测验断面处、河道弯道处、涉河建筑物处等。而利用该技术监测冰厚的最大缺点在于需要人工打冰孔测量，费时费力、自动化程度低，不能连续监测，威胁人员安全，特别是不稳定冰盖处冰厚监测。

探地雷达监测冰厚技术是一种在冰面拖拽地质雷达接触式探测冰盖厚度的监测技术，该技术需要人员在冰面上拖拽，劳动强度大，人员安全风险大，且仅能监测稳定冰盖期冰厚变化，不能实现水位、冰厚一体化连续监测。

热电阻法监测冰厚技术是一种利用温度传感器监测冰层温度梯度来推求冰层厚度的自动监测技术，该技术需要提前埋设温度传感器，劳动强度较大，仅能监测稳定冰盖期冰厚，不利于冰厚生消全周期和水位、冰厚一体化连续监测，不利于同一地点冰厚多年连续监测。

发明内容

一种定点不间断的水位、冰厚一体化监测方法，其特征在于，包括以下四个步骤。

步骤一：该装置各组件预制或选型。

所述定点冰厚、水位一体化连续监测装置包含：避雷器（1）、风力发电装置（2）、三角钢塔（3）、太阳能发电装置（4）、安装基座（5）、储能电池（6）、回旋臂（7）、空气耦合雷达传感器（8）（以下简称“雷达”） 、和集成控制箱（9）九个组件。

a) 预制或选购避雷器（1）：所预制或选购的避雷器总长度在20cm-40cm，球形，直径10cm，有三短一长避雷杆，三角形底座，便于安装在三角钢塔（3）顶部，安装高度应高于风力发电装置（2）扇叶最高位置0.2m以上。

b）选购风力发电装置（2）：需要哪种输出功率的风力轮机，可采用公式（一）计算所得；

公式（一）：

式中：P为输出功率（w）；t_i为安装地区i级风月平均天数（d）；w_i为安装地区i级风所对应的功率（w）。

c）预制三角钢塔（3）：所述三角钢塔由三根钢管和支撑杆构成，钢管直径50mm，横向支撑杆采用螺纹钢筋，直径18mm-25mm，横向支撑杆间距不大于20cm，三角钢塔一端2m范围内不设置横向支撑杆，这一侧埋入基座内，三根钢管构成等边三角形，边长50cmcm，三角钢塔顶部靠下部位1m处，焊接一个顶部拉线螺母（26），预留好安装风力发电装置（2）、太阳能发电装置（4）和集成控制箱（9）的孔洞。

d）选购太阳能发电装置（4）：可采用公式（二）计算所需功率，来选购太阳能电池板尺寸；

公式（二）：

其中：W为电池板功率（w）；A为全套装置平均每天耗电量（w/h）；C为容量系数；h为当地每天平均日照时间（h）；η ₁为组装损失因子；η ₂为温度损失因子；η ₃为灰尘遮蔽损失因子；η ₄为充放电损失因子；η ₅为输配电损失因子。

e)选购储能电池（6）：选用耐低温的硅能电池，可埋于基座内地面下1m，也可安装于集成控制箱（9）内，做保温防护措施。

f)预制回旋臂（7）：该组件外形类似横T型，如附图3所示，长臂分别有一根直径45mm圆钢管（20）与一根是直径50mm圆钢管（22）嵌套构成，长度分别15m，连接处两根钢管每隔5cm打一个8mm孔洞，根据现场需要可调节悬臂长度，采用6mm螺纹长螺丝（21）穿入洞内进行长度调节，回旋臂的一端焊接套管（23），直径55mm，长度15cm，主要用于将回旋臂套入三角钢塔上，起到180度旋转的作用，另外在钢管（20）和钢管（22）的一端上下两侧各焊接一个直径5mm上拉线螺母（19）和下拉线螺母（25）。

步骤二：各组件现场安装。

a)组装回旋臂（7）至三角钢塔（3）：回旋臂有套管（23）的一端套入三角钢塔的一根钢管内，且套管下侧三角钢塔的钢管上焊接一个阻滞环（24），防止回旋臂下坠。

b)安装连接集成控制箱（9）内各组件：按照附图2各组件摆放位置，分别安装风光互补控制器（10）、远程遥测开关（11）、GPS模块（12）、4G数传模块（13），并留足与外部设备连接的接线。

c）安装防护、动力、控制装置：依附图1各组件摆放位置，分别安装避雷器（1）、风力发电装置（2）、太阳能发电装置（4）、集成控制箱（9）于三角钢塔（3）上，同时各组件按照附图2所示连线至集中控制箱（9）内，此时三角钢塔（3）上各个组件安装完成。

d）现场制备浆砌石基座（5）：长宽高为2m×2m×2.5m，其中埋于地面以下部分1m，所选位置应保证回旋臂距离最低水位不大于15m，基座中部预留长宽高为0.5m×0.5m×2.5m的孔洞，在浆砌石基座一侧留一个可放置储能电池（6）的孔洞，基座（5）左右两侧各2.5m内各埋设一根长宽高0.3m×0.3m×1.5m的预制桩，埋于地面1m以下，用于固定回旋臂拉线。

e）吊装并固定监测装置：利用吊车将三角钢塔（3）放入基座预留的0.5m×0.5m×2.5m的孔洞内，此时向孔洞内浇筑速凝混凝土，固定三角钢塔至基座内。

f)连接钢丝拉线：利用钢丝拉线将螺母（19）与螺母（26）连接起来，螺母（25）的每个螺母上再连接2根拉线。

g）安装核心组件：利用连接好的钢丝拉线将回旋臂拉向地面一侧，然后将空气耦合雷达传感器（8）用3个U型螺丝固定到回旋臂远离地面那端，同时连线至集中控制箱（9）。

步骤三：应用测试及校准标定。

a）连线检查：按照附图2检查各连接线连接是否正确，若正确，利用利用储能电池通电检查各组件是否正常运行。

b）雷达底部中心高程标定：基于河道周边的水准基点，利用全站仪或RTK(Real Time Kinematic)实时动态差分技术，将基准点高程引到基座（5）固定点处为（m），用尺 子量下该固定点至空气耦合雷达底部中心的垂直高度（m），同时换算为雷达中心水准高 程。

c）参数C校准标定：在空气耦合雷达（8）中心位置系一小铅锤线，以雷达中心起点位置为零点，铅垂线上每隔1m做一个标记，长度能使该铅锤到达冰盖上表面，回旋臂旋转至河道内冰盖（18）上空，利用铅锤测量雷达至冰盖上表面距离h，提取雷达图谱中雷达波自雷达中心位置传播至冰盖上表面后反射回雷达的双程传播时间t，利用公式（三）得出雷达波在此处空气中传播速度C；

公式（三）: ；

式中：h为雷达至冰盖上表面的距离（cm）；t为雷达波在空气中传播时间（ns）；C为雷达波在空气中传播速度（cm/ns）。

d）参数ε校准标定：在空气耦合雷达（8）正下方及两侧冰盖区域内，用钻冰机各打一个直径5cm的小冰孔（17），用冰尺测量三个冰孔的冰盖厚度，取平均值Δh，提取雷达图谱中雷达波自冰盖上表面至冰盖下表面的双程传播时间Δt，利用标定好的C和公式（四）计算相对介电常数ε；

公式（四）: ；

式中：Δh为冰盖厚度（cm）；Δt为雷达波在冰盖中双程时间（ns）；ε为冰的相对介电常数，其他符合与公式（三）相同。

e）装置安装及参数校准标定时间，应尽量选择在河道稳定封河期，人员可以上冰面进行标定校准。

步骤四：监测成果数据输出。

a）冰（水）面高度数据输出：此高度为雷达底部中心至冰盖上表面或非冰盖期水面的距离，基于标定好的参数C，利用公式（三）每隔五分钟自动获取一个冰（水）面高度数据h。

b）冰厚数据输出：基于标定好的参数C和参数ε，利用公式（四）每隔五分钟获取一个冰厚数据Δh。

c）水准高程数据输出：基于自动获取的冰（水）面高度数据h和冰厚数据Δh，利用公式（五）和公式（六）自动计算冰盖上表面高程或非冰期自由水面高程和冰盖下表面高程；

公式（五）: ；

公式（六）: ；

式中：H₀为雷达（8）顶部高程（m）；H₁为冰盖上表面高程或非冰期自由水面高程（m）；H₂为冰盖下表面高程（m）。

d）冰期与非冰期数据备注标定：若Δh＞0时标定为冰期，若Δh≤0时标定为非冰期。

e）成果输出表格设计：根据需要，计算机将按照如下表格形式自动导出数据。

。

该发明的技术优势在于全周期同时监测冰厚和冰下水位，非接触式监测、减少人员冰上监测风险，不仅能监测冰盖生消变化过程，而且还能监测雷达至冰盖上表面的距离，从而监测冰盖上下浮动过程，为冰期河道开河预警提供数据，还能在非冰期监测自由水面变化过程，可实现冰期及非冰期冰盖生消和水位的原位全周期动态监测，为水文远程全周期监测、观测提供新模式和新技术。

附图说明

附图1为发明装置中各部件安装位置示意图。

附图2 集成控制箱内部部件布置及连接方式。

附图3 回旋臂构成示意图。

图中（1）为避雷器，（2）为风力发电装置，（3）为三角钢塔，（4）为太阳能发电装置，（5）为基座，（6）为储能电池，（7）为回旋臂，（8）为空气耦合雷达传感器，（9）为集中控制箱，（10）为风光互补控制器，（11）远程遥测开关，（12）为GPS模块，（13）为4G数传模块，（17）为冰孔，（18）为河道冰盖，（19）为上拉线螺母，（20）为小口径悬臂钢管，（21）为长螺丝，（22）为大口径悬臂钢管，（23）为套管，（24）为阻滞环，（25）为下拉线螺母，（26）顶部拉线螺母。

具体实施方式

依据附图1、附图2、附图3，详细介绍一种定点不间断的水位、冰厚一体化监测方法，包括以下四个步骤。

步骤一：该装置各组件预制或选型。

所述定点冰厚、水位一体化连续监测装置包含：避雷器（1）、风力发电装置（2）、三角钢塔（3）、太阳能发电装置（4）、安装基座（5）、储能电池（6）、回旋臂（7）、空气耦合雷达传感器（8）（以下简称“雷达”） 、和集成控制箱（9）九个组件。

a) 预制或选购避雷器（1）：所预制或选购的避雷器总长度在20cm-40cm，球形，直径10cm，有三短一长避雷杆，三角形底座，便于安装在三角钢塔（3）顶部，安装高度应高于风力发电装置（2）扇叶最高位置0.2m以上。

b）选购风力发电装置（2）：需要哪种输出功率的风力轮机，可采用公式（一）计算所得；

公式（一）：

式中：P为输出功率（w）；t_i为安装地区i级风月平均天数（d）；w_i为安装地区i级风所对应的功率（w）。

c）预制三角钢塔（3）：所述三角钢塔由三根钢管和支撑杆构成，钢管直径50mm，横向支撑杆采用螺纹钢筋，直径18mm-25mm，横向支撑杆间距不大于20cm，三角钢塔一端2m范围内不设置横向支撑杆，这一侧埋入基座内，三根钢管构成等边三角形，边长50cmcm，三角钢塔顶部靠下部位1m处，焊接一个顶部拉线螺母（26），预留好安装风力发电装置（2）、太阳能发电装置（4）和集成控制箱（9）的孔洞。

d）选购太阳能发电装置（4）：可采用公式（二）计算所需功率，来选购太阳能电池板尺寸；

公式（二）：

其中：W为电池板功率（w）；A为全套装置平均每天耗电量（w/h）；C为容量系数；h为当地每天平均日照时间（h）；η ₁为组装损失因子；η ₂为温度损失因子；η ₃为灰尘遮蔽损失因子；η ₄为充放电损失因子；η ₅为输配电损失因子。

e)选购储能电池（6）：选用耐低温的硅能电池，可埋于基座内地面下1m，也可安装于集成控制箱（9）内，做保温防护措施。

f)预制回旋臂（7）：该组件外形类似横T型，如附图3所示，长臂分别有一根直径45mm圆钢管（20）与一根是直径50mm圆钢管（22）嵌套构成，长度分别15m，连接处两根钢管每隔5cm打一个8mm孔洞，根据现场需要可调节悬臂长度，采用6mm螺纹长螺丝（21）穿入洞内进行长度调节，回旋臂的一端焊接套管（23），直径55mm，长度15cm，主要用于将回旋臂套入三角钢塔上，起到180度旋转的作用，另外在钢管（20）和钢管（22）的一端上下两侧各焊接一个直径5mm上拉线螺母（19）和下拉线螺母（25）。

步骤二：各组件现场安装。

a)组装回旋臂（7）至三角钢塔（3）：回旋臂有套管（23）的一端套入三角钢塔的一根钢管内，且套管下侧三角钢塔的钢管上焊接一个阻滞环（24），防止回旋臂下坠。

b)安装连接集成控制箱（9）内各组件：按照附图2各组件摆放位置，分别安装风光互补控制器（10）、远程遥测开关（11）、GPS模块（12）、4G数传模块（13），并留足与外部设备连接的接线。

c）安装防护、动力、控制装置：依附图1各组件摆放位置，分别安装避雷器（1）、风力发电装置（2）、太阳能发电装置（4）、集成控制箱（9）于三角钢塔（3）上，同时各组件按照附图2所示连线至集中控制箱（9）内，此时三角钢塔（3）上各个组件安装完成。

d）现场制备浆砌石基座（5）：长宽高为2m×2m×2.5m，其中埋于地面以下部分1m，所选位置应保证回旋臂距离最低水位不大于15m，基座中部预留长宽高为0.5m×0.5m×2.5m的孔洞，在浆砌石基座一侧留一个可放置储能电池（6）的孔洞，基座（5）左右两侧各2.5m内各埋设一根长宽高0.3m×0.3m×1.5m的预制桩，埋于地面1m以下，用于固定回旋臂拉线。

e）吊装并固定监测装置：利用吊车将三角钢塔（3）放入基座预留的0.5m×0.5m×2.5m的孔洞内，此时向孔洞内浇筑速凝混凝土，固定三角钢塔至基座内。

f)连接钢丝拉线：利用钢丝拉线将螺母（19）与螺母（26）连接起来，螺母（25）的每个螺母上再连接2根拉线。

g）安装核心组件：利用连接好的钢丝拉线将回旋臂拉向地面一侧，然后将空气耦合雷达传感器（8）用3个U型螺丝固定到回旋臂远离地面那端，同时连线至集中控制箱（9）。

步骤三：应用测试及校准标定。

a）连线检查：按照附图2检查各连接线连接是否正确，若正确，利用利用储能电池通电检查各组件是否正常运行。

b）雷达底部中心高程标定：基于河道周边的水准基点，利用全站仪或RTK(Real Time Kinematic)实时动态差分技术，将基准点高程引到基座（5）固定点处为（m），用尺 子量下该固定点至空气耦合雷达底部中心的垂直高度（m），同时换算为雷达中心水准高 程。

c）参数C校准标定：在空气耦合雷达（8）中心位置系一小铅锤线，以雷达中心起点位置为零点，铅垂线上每隔1m做一个标记，长度能使该铅锤到达冰盖上表面，回旋臂旋转至河道内冰盖（18）上空，利用铅锤测量雷达至冰盖上表面距离h，提取雷达图谱中雷达波自雷达中心位置传播至冰盖上表面后反射回雷达的双程传播时间t，利用公式（三）得出雷达波在此处空气中传播速度C；

公式（三）: ；

式中：h为雷达至冰盖上表面的距离（cm）；t为雷达波在空气中传播时间（ns）；C为雷达波在空气中传播速度（cm/ns）。

d）参数ε校准标定：在空气耦合雷达（8）正下方及两侧冰盖区域内，用钻冰机各打一个直径5cm的小冰孔（17），用冰尺测量三个冰孔的冰盖厚度，取平均值Δh，提取雷达图谱中雷达波自冰盖上表面至冰盖下表面的双程传播时间Δt，利用标定好的C和公式（四）计算相对介电常数ε；

公式（四）: ；

式中：Δh为冰盖厚度（cm）；Δt为雷达波在冰盖中双程时间（ns）；ε为冰的相对介电常数，其他符合与公式（三）相同。

e）装置安装及参数校准标定时间，应尽量选择在河道稳定封河期，人员可以上冰面进行标定校准。

步骤四：监测成果数据输出。

a）冰（水）面高度数据输出：此高度为雷达底部中心至冰盖上表面或非冰盖期水面的距离，基于标定好的参数C，利用公式（三）每隔五分钟自动获取一个冰（水）面高度数据h。

b）冰厚数据输出：基于标定好的参数C和参数ε，利用公式（四）每隔五分钟获取一个冰厚数据Δh。

c）水准高程数据输出：基于自动获取的冰（水）面高度数据h和冰厚数据Δh，利用公式（五）和公式（六）自动计算冰盖上表面高程或非冰期自由水面高程和冰盖下表面高程；

公式（五）: ；

公式（六）: ；

式中：H₀为雷达（8）顶部高程（m）；H₁为冰盖上表面高程或非冰期自由水面高程（m）；H₂为冰盖下表面高程（m）。

d）冰期与非冰期数据备注标定：若Δh＞0时标定为冰期，若Δh≤0时标定为非冰期。

e）成果输出表格设计：根据需要，计算机将按照如下表格形式自动导出数据。

Claims (2)

1.一种定点不间断的水位、冰厚一体化监测方法，其特征在于，包括以下四个步骤

步骤一：该装置各组件预制或选型

所述定点冰厚、水位一体化连续监测装置包含：避雷器（1）、风力发电装置（2）、三角钢塔（3）、太阳能发电装置（4）、安装基座（5）、储能电池（6）、回旋臂（7）、空气耦合雷达传感器（8）（以下简称“雷达”） 、和集成控制箱（9）九个组件

a) 预制或选购避雷器（1）：所预制或选购的避雷器总长度在20cm-40cm，球形，直径10cm，有三短一长避雷杆，三角形底座，便于安装在三角钢塔（3）顶部，安装高度应高于风力发电装置（2）扇叶最高位置0.2m以上

b）选购风力发电装置（2）：需要哪种输出功率的风力轮机，可采用公式（一）计算所得； 公式（一）：

式中：P为输出功率（w）；t_i为安装地区i级风月平均天数（d）；w_i为安装地区i级风所对应的功率（w）

c）预制三角钢塔（3）：所述三角钢塔由三根钢管和支撑杆构成，钢管直径50mm，横向支撑杆采用螺纹钢筋，直径18mm-25mm，横向支撑杆间距不大于20cm，三角钢塔一端2m范围内不设置横向支撑杆，这一侧埋入基座内，三根钢管构成等边三角形，边长50cmcm，三角钢塔顶部靠下部位1m处，焊接一个顶部拉线螺母（26），预留好安装风力发电装置（2）、太阳能发电装置（4）和集成控制箱（9）的孔洞

d）选购太阳能发电装置（4）：可采用公式（二）计算所需功率，来选购太阳能电池板尺 寸；公式（二）：

其中：W为电池板功率（w）；A为全套装置平均每天耗电量（w/h）；C为容量系数；h为当地每天平均日照时间（h）；η ₁为组装损失因子；η ₂为温度损失因子；η ₃为灰尘遮蔽损失因子；η ₄为充放电损失因子；η ₅为输配电损失因子

e）选购储能电池（6）：选用耐低温的硅能电池，可埋于基座内地面下1m，也可安装于集成控制箱（9）内，做保温防护措施

f）预制回旋臂（7）：该组件外形类似横T型，如附图3所示，长臂分别有一根直径45mm圆钢管（20）与一根是直径50mm圆钢管（22）嵌套构成，长度分别15m，连接处两根钢管每隔5cm打一个8mm孔洞，根据现场需要可调节悬臂长度，采用6mm螺纹长螺丝（21）穿入洞内进行长度调节，回旋臂的一端焊接套管（23），直径55mm，长度15cm，主要用于将回旋臂套入三角钢塔上，起到180度旋转的作用，另外在钢管（20）和钢管（22）的一端上下两侧各焊接一个直径5mm上拉线螺母（19）和下拉线螺母（25）

步骤二：各组件现场安装

a)组装回旋臂（7）至三角钢塔（3）：回旋臂有套管（23）的一端套入三角钢塔的一根钢管内，且套管下侧三角钢塔的钢管上焊接一个阻滞环（24），防止回旋臂下坠

b)安装连接集成控制箱（9）内各组件：按照附图2各组件摆放位置，分别安装风光互补控制器（10）、远程遥测开关（11）、GPS模块（12）、4G数传模块（13），并留足与外部设备连接的接线

c）安装防护、动力、控制装置：依附图1各组件摆放位置，分别安装避雷器（1）、风力发电装置（2）、太阳能发电装置（4）、集成控制箱（9）于三角钢塔（3）上，同时各组件 按照附图2所示连线至集中控制箱（9）内，此时三角钢塔（3）上各个组件安装完成

d）现场制备浆砌石基座（5）：长宽高为2m×2m×2.5m，其中埋于地面以下部分1m，所选位置应保证回旋臂距离最低水位不大于15m，基座中部预留长宽高为0.5m×0.5m×2.5m的孔洞，在浆砌石基座一侧留一个可放置储能电池（6）的孔洞，基座（5）左右两侧各2.5m内各埋设一根长宽高0.3m×0.3m×1.5m的预制桩，埋于地面1m以下，用于固定回旋臂拉线

e）吊装并固定监测装置：利用吊车将三角钢塔（3）放入基座预留的0.5m×0.5m×2.5m的孔洞内，此时向孔洞内浇筑速凝混凝土，固定三角钢塔至基座内

f)连接钢丝拉线：利用钢丝拉线将螺母（19）与螺母（26）连接起来，螺母（25）的每个螺母上再连接2根拉线

g）安装核心组件：利用连接好的钢丝拉线将回旋臂拉向地面一侧，然后将空气耦合雷达传感器（8）用3个U型螺丝固定到回旋臂远离地面那端，同时连线至集中控制箱（9）

步骤三：应用测试及校准标定

a）连线检查：按照附图2检查各连接线连接是否正确，若正确，利用利用储能电池通电检查各组件是否正常运行

b）雷达底部中心高程标定：基于河道周边的水准基点，利用全站仪或RTK(Real Time Kinematic)实时动态差分技术，将基准点高程引到基座（5）固定点处为（m），用尺子量下 该固定点至空气耦合雷达底部中心的垂直高度（m），同时换算为雷达中心水准高程

c）参数C校准标定：在空气耦合雷达（8）中心位置系一小铅锤线，以雷达中心起点位置为零点，铅垂线上每隔1m做一个标记，长度能使该铅锤到达冰盖上表面，回旋臂旋转至河道内冰盖（18）上空，利用铅锤测量雷达至冰盖上表面距离h，提取雷达图谱中雷达波自雷达中心位置传播至冰盖上表面后反射回雷达的双程传播时间t，利用公式（三）得出雷达波在此处空气中传播速度C；

公式（三）: ；

式中：h为雷达至冰盖上表面的距离（cm）；t为雷达波在空气中传播时间（ns）；C为雷达波在空气中传播速度（cm/ns）

d）参数ε校准标定：在空气耦合雷达（8）正下方及两侧冰盖区域内，用钻冰机各打一个直径5cm的小冰孔（17），用冰尺测量三个冰孔的冰盖厚度，取平均值Δh，提取雷达图谱中雷达波自冰盖上表面至冰盖下表面的双程传播时间Δt，利用标定好的C和公式（四）计算相对介电常数ε；

公式（四）: ；

式中：Δh为冰盖厚度（cm）；Δt为雷达波在冰盖中双程时间（ns）；ε为冰的相对介电常数，其他符合与公式（三）相同

e）装置安装及参数校准标定时间，应尽量选择在河道稳定封河期，人员可以上冰面进行标定校准

步骤四：监测成果数据输出

a）冰（水）面高度数据输出：此高度为雷达底部中心至冰盖上表面或非冰盖期水面的距离，基于标定好的参数C，利用公式（三）每隔五分钟自动获取一个冰（水）面高度数据h

b）冰厚数据输出：基于标定好的参数C和参数ε，利用公式（四）每隔五分钟获取一个冰厚数据Δh

c）水准高程数据输出：基于自动获取的冰（水）面高度数据h和冰厚数据Δh，利用公式（五）和公式（六）自动计算冰盖上表面高程或非冰期自由水面高程和冰盖下表面高程；

公式（五）: ；

公式（六）: ；

式中：H₀为雷达（8）顶部高程（m）；H₁为冰盖上表面高程或非冰期自由水面高程（m）；H₂为冰盖下表面高程（m）

d）冰期与非冰期数据备注标定：若Δh＞0时标定为冰期，若Δh≤0时标定为非冰期

e）设计成果输出表格：根据需要，计算机将按照如下表格形式自动导出数据

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2.根据权利1所述预制回旋臂，其特征在于可以利用长螺丝（21）调节回旋臂的长度。