小波变换和改进Burg算法的GNSS-IR海面高度反演模型

针对传统的GNSS-IR海面高度监测方法信号分离不佳且精度有待提高的问题,提出结合小波变换和改进Burg算法的新型GNSS-IR海面高度反演模型。相比于传统的多项式拟合法,小波变换得到的SNR振荡项更加完整、精确。改进的Burg算法能有效抑制峰值偏移或谱分裂现象,提高谱分析精度。基于瑞典Onsala空间天文台提供的GNSS数据和验潮仪数据的实验结果表明,优化后的海平面测高模型的反演结果与验潮仪数据具有较高的一致性,相比于传统的GNSS-IR海面测高模型精度提高约20%。     

基于多源测高数据建立平均海面高模型

利用多源卫星测高数据构建9°～19°N、110°～116°E范围内分辨率为1′×1′的平均海面高模型,对ERM数据的共线平均、GM数据的时变改正、单星及多星间交叉点平差、格网化等方法进行阐述。实验结果表明,平均海面高模型与CLS15差值的平均值(mean)、均方根(RMS)、标准差(STD)分别为0.59 cm、 2.85 cm、2.79 cm,与DTU18差值的mean、RMS、STD分别为2.06 cm、4.17 cm、3.62 cm。利用独立于模型的测高数据(Sentinel-3B、HY-2B)验证模型的精度,建立MSS时使用HY-2A、Jason-3和Sentinel-3A卫星数据,再通过与T/P(TOPEX/Poseidon)数据的对比,分析新数据对MSS的提升作用。     

海洋卫星测高新技术-GPS测高

GPS测高是利用GPS测量技术以间接和直接的方式测量海平面到椭球面的高度.本文介绍GPS测高的概念,分别论述机载GPS测高和浮标GPS测高两种技术的基本原理及可能的应用范围,并阐述了我国开展GPS测高研究的重要意义和有利条件.     

用交叉点数据计算中国近海海平面变化

讨论了由测高卫星升、降弧段海面高在交叉点上的约束监测海平面变化的方法；用TOPEX／POSIDON测高数据计算了中国黄海、东海、南海海域的海平面变化，其中黄海、东海海域受两个月周期分量的振荡信号影响，而南海海域以年周期变化为主要表现特征；分析了3个海区海平面变化的相关性，扣除两个月的周期分量振荡信号后，其海平面变化的相关性达到90％以上；分析了海水面积随纬度带的变化对不同纬度分布的海区海平面变化量的影响。     

全球海水质量季节变化研究

海平面变化是海水密度和海水总质量变化的结果,是全球气候变化研究的重要内容之一。利用GRACE卫星观测得到的重力场系数变化资料及重力卫星测高得到的海平面变化扣除由模式得到的热容海平面变化,研究了海水的质量变化。研究结果显示,由这两种方法得到的海水质量变化有非常明显的季节性特征,且其周年振幅和位相非常接近。     

基于BDS信噪比的潮位监测精度分析与评估

基于非洲东海岸MAYG站2020年年积日268～366的信噪比（SNR）数据开展GNSS-IR（global navigation satellite system interferometric reflectometry）监测海平面高度研究,并与Dzaoudzi验潮站的实测潮位进行对比。结果显示,BDS-GEO不适用于岸基测高;BDS-MEO的监测精度优于BDS-IGSO和GPS。     

利用多种测高数据反演中国南海海域重力异常

联合Geosat/GM、ERS-1/168和Envisat 3种测高数据,基于高精度地球重力模型EGM2008,采用垂线偏差方法和逆Vening-Meinesz公式,利用移去-恢复技术确定了中国近海及邻近海域(0°N～42°N,102°E～138°E)分辨率为2′×2′的重力异常.在中国南海海域,测高重力异常与船测重力...     

Jason-2测高卫星对湖泊水位的监测精度评价

湖泊水位是评估湖泊水量变化的重要指标。本文以洪泽湖、高邮湖及洞庭湖为研究对象,利用集中度的概率密度函数方法(CPDF)来提高Jason-2测高数据精度,分析了降水量与各个湖泊水位变化的相关性,并基于实测水位数据对比评价了Jason-2测高卫星原始GDR数据和CPDF方法处理后的卫星数据的精度。结果表明:①Jason-2原始GDR数据点的分布存在疏密之分,大部分数据分布相对集中,且有一定的周期变化,但评价结果显示精度较差,故原始GDR数据不能直接用于湖泊水位监测;②CPDF方法可以极大提高测高卫星的水位数据精度,洪泽湖与高邮湖的均方根误差分别由1.92 m与1.74 m减少到了0.32 m和0.36 m,相关系数由0.28和0.04提高到了0.85和0.72。对于南北宽度较窄且日水位变化较大的湖泊(如洞庭湖),CPDF方法提高原始GDR结果的精度有限;③洞庭湖降水与水位相关性最强,高邮湖次之,而洪泽湖降水与水位成不显著的负相关,是洪泽湖水利工程对于水位的调节导致了这一结果。本研究对于利用测高卫星获得湖泊水位值,进而对湖泊进行动态监控,特别是在填补资料匮乏地区湖泊水位数据方面具有重要意义。     

GRACE监测青藏高原及邻区陆地水储量变化结果的可变性

结合4种不同的去相关滤波和2种平滑滤波,利用5组GRACE数据反演了青藏高原及邻区陆地水储量变化趋势,研究了结果的可变性。结果表明,采用S&W（P2M8）变宽度滑动窗口去条带效果较好,其结果中的湖水、冰川信号与卫星测高观测的信号位置具有较好的一致性。高斯滤波的异常幅值与扇形滤波相差10%~30%,平滑处理后异常幅值减少,观测分辨率降低,部分湖和冰川信号甚至消失。CSR/GFZ/JPL重力场模型反演的结果相近,但CSR去条带效果最好;JPL质量模型MAS/MAS_S的结果也相近,但在高原西部有较大差异。重力场模型与质量模型的结果相差很大。在利用GRACE卫星监测本地区陆地水储量变化时,推荐使用S&W（P2M8）去条带滤波器、CSR重力场模型数据。     

基于DTU的加速度强振动记录终端的设计

设计基于DTU的强振记录终端,采用SOC系列C8051F015型单片机对MEMS加速度计的输出信号进行A/D转换,监测待测体所经受的强振加速度值,并通过DTU内嵌的GPRS无线网络通讯方式将数据发送到远程数据中心.该系统具有体积小,安装与操作方便,免维护等特性.     

利用卫星测高技术研究地面沉降的初步探讨

基于雷达波卫星测高技术,通过数据处理获取华北平原和华东地区的地面沉降数据;优化地球物理参数和环境改正数,利用高精度SRTM模型进行地形坡度改正,通过改进的阈值算法提高测高数据的观测精度。将获取的地面沉降速率与GNSS基准站观测结果进行比较,偏差为-3.4±9.1 mm/a,相关性为0.88。采用阈值法和改进阈值法进行波形重跟踪改正的偏差分别为-3.2±5.5 mm/a和-2.9±4.1 mm/a,相关系数分别为0.94和0.97。实验结果表明,卫星测高可应用于地面沉降监测研究,尤其在缺少GNSS或传统水准监测数据的偏远地区的地面沉降监测中具有重要的研究价值。     

基于CryoSat-2数据反演2011～2017年波弗特海海冰厚度变化

利用CryoSat-2卫星测高数据反演波弗特海的海冰厚度，并利用2010~2013年10月份仰视声呐(ULS)和2011年冰桥计划（IceBridge）数据对结果进行精度评估。结果表明，测高反演的海冰吃水深度与ULS吃水深度差值的最大值和标准差分别为14 cm和4 cm；测高反演的海冰厚度与冰桥计划海冰厚度差值的平均值和标准差分别为2.7 cm和65.7 cm，优于Laxon(2013)研究结果（分别优化2.1 cm和6.6 cm）。在此基础上，研究2011~2017年波弗特海夏冬两季的海冰厚度变化，发现二者具有类似的分布特征，且冬季3月海冰覆盖范围更广，厚度更大；进一步分析2011~2017年3月份冬季海冰厚度年际变化，发现其呈整体下降趋势，且2012年最小，2014年最大。     

一般地形大光斑激光测高回波模拟研究

国内对基于陆地模型的地表回波仿真的研究较多,主要分析了三种特定的地表模型:平面、阶梯、斜坡地形,取得了不错的进展,但是却不具有一般性。针对这种情况,本文从一般性地表模型出发,根据实际的地形三维离散点,用Delaunay三角形剖分拟合出地表模型,用剖分后的三角面片返回的能量代表整个地表返回的能量,拟合出回波波形。通过和GLAS系统获取的相同区域的实际回波波形进行相关性比较,结果发现两者具有很好的相关性,验证了算法的正确性。文章结论为后续继续深入开展激光大光斑内精细地形信息分析、激光测高数据与光学影像复合处理提供了理论基础,为发展我国自主的星载激光测高卫星的有关指标论证提供参考。     

基于ERS-2和Envisat测高卫星提取西太平洋潮汐信息

对两颗太阳同步轨道测高卫星ERS-2和Envisat 1995～2010年169个重复周期（共近15 a）的数据进行沿轨正交响应分析，得到中国海及西太平洋地区的海洋潮汐调和常数，并利用交叉点位置上升轨迹与下降轨迹提取的潮汐信息和验潮站数据分析了结果的准确度。结果表明，除S2、K1分潮外，基于ERS-2和Envisat测高卫星能够提取出可靠和分布合理的潮汐调和常数，结合交叉轨迹与邻近地面轨迹将有效改善采样规律和观测样本数量，进一步提高潮汐参数的准确度。     

北羌塘盆地雀莫错组三段混合沉积层系发育特征及控制因素

利用羌科1井元素录井数据,采用频谱分析方法,综合沉积环境分析及海平面变化,研究北羌塘盆地雀莫错组三段混合沉积层系的发育特征和控制因素。结果表明:长周期海平面较低的位置,容易形成碳酸盐岩和碎屑岩的高频混合沉积层系;长周期海平面较高的位置,不容易出现高频混合沉积现象,岩性较稳定。混合沉积发育规律是沉积环境对海平面变化的响应。长周期海平面变化引起沉积环境的变化,产生陆源碎屑输入与碳酸盐岩生产力的变化,控制大尺度的混合沉积发育特征;短周期海平面变化受天文旋回的控制,引起高频海平面波动,产生高频混合沉积层系。同时,不同尺度海平面变化的叠加,控制雀莫错组三段长周期和短周期混合沉积层系发育的相互关系。该研究对认识羌塘盆地侏罗系的地层特征和沉积演化具有指导意义。     

利用PPP反演海潮负荷位移参数

选取高纬地区的3个CORS站以及中纬地区的SHAO测站,利用PPP浮点解计算测站未经海潮负荷位移改正的坐标时间序列,采用傅里叶变换方法提取分潮的周期信息,进而反演其中8个主要分潮的海潮负荷位移参数,将其与5个全球海潮模型DTU10、EOT11a、GOT4.8、TPXO.7.2、FES2004计算得到的海洋负荷位移参数比较。结果表明,PPP反演得到的8个主要分潮的海潮负荷位移参数与海潮模型计算结果具有较好的一致性,两者均方根差异为mm级,说明利用PPP反演海潮负荷位移参数是可行的。     

基于带谐重力场的测高卫星轨道设计

推导了一组测高卫星轨道设计的理论公式,介绍了相关方法,并编写了一套软件。分别以激光测高卫星ICESat和雷达测高卫星HY-2A为例,基于31阶地球带谐重力场,给出了其平均轨道参数与密切轨道参数。轨道模拟显示,卫星经过各自的回归周期之后,其星下点均能精确回到初始位置,并且长半轴、轨道倾角、偏心率和近地点幅角均没有发生长期和长周期的变化,符合参考轨道要求。     

基于星载激光测高估计南极冰盖高程变化

利用NSIDC公布的ICESat运行期间的19个任务期的观测数据, 采用重复轨迹分析方法估计近年来南极冰盖高程的时空变化。结果表明,南极大陆冰盖整体上呈现消融趋势,基于不同的GIA模型和ICESat激光测高数据的南极大陆冰盖高程变化的趋势约为 -1.17~-1 cm/a。     

《卫星测高原理》简介

《卫星测高原理》简介《卫星测高原理》是中国科学院测量与地球物理研究所王广运、王海瑛、许国昌等几位学者撰写的一本卫星测高学专著。它是我国第一部系统论述卫星测高这一全新科技领域理论、技术设备和数据处理、应用的著作，它的出版标志一门崭新的学科在我国奠基。《...     

利用多代卫星测高数据反演海洋重力异常及大地水准面

联合多代卫星测高数据,研究并实现了多种测高数据联合交叉点平差方法,削弱了数据内部系统性偏差;采用沿轨迹加权最小二乘方法,选取适当的搜索半径,确定了浙江近海剩余垂线偏差子午分量ξ和卯酉分量η;基于移去 恢复方法和FFT技术,利用剩余垂线偏差,考虑最内圈带的影响,选取适当的积分半径,反演得到了浙江近海高分辨率的重力异常模型和大地水准面模型;将浙江近海重力异常与船测重力进行比较,差值的均方根为±5.231 58 mGal;将浙江近海大地水准面与EGM96及EGM2008模型大地水准面进行比较,差值的均方根分别为±0.694 57 m及±0.029 51 m。