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GNSS反射信号监测海面高度变化——基于法国BRST站2019～2021年数据

GNSS反射测量(GNSS-R)技术凭借其数据来源广泛、低成本、高时空分辨率等优势,在地表与海洋环境监测等方面展现巨大潜力,已成为海面高度(SSH)反演的重要技术途径。现有研究大多聚焦于3～6个月内的短期GPS潮位反演,难以反映海面高度的季节性变化及年际特征,且在动态海面改正时仅考虑了垂向速度的影响,忽视了海面波动的垂向加速度,导致低潮位与高潮位的反演精度较差。基于此,以法国某一岸基跟踪站——BRST站为例,利用其连续3年的BDS/GPS/GLONASS/Galileo四系统反射信号,通过Lomb-Scargle谱分析和二阶动态潮位改正模型,采取稳健回归策略反演海面高度,并将最终结果与验潮站观测值进行对比,分析潮位变化趋势。结果表明：GNSS-R技术反演结果与验潮站观测值具有较好的一致性,反演精度有逐年提升的趋势,均方根误差(RMSE)为7.57 cm,相关系数为0.935;海面高度的季节性变化特征明显,秋、冬季平均海面高度偏高,夏季平均海面高度偏低,且海面高度的季节性变化与温度的季节性变化存在着相反的趋势;M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1、Q1、M4等9个分潮的振幅差为0.0...     

合成孔径雷达高度计波形重跟踪算法的近岸精度分析

针对近岸区域,基于Sentinel-3A合成孔径雷达观测数据,选取多阈值、ICE1、IceSheet和SAMOSA四种波形重跟踪算法,利用全球范围内27个验潮站海面高数据,分析近岸20 km范围内4种波形重跟踪算法的精度。结果表明,多阈值算法在近岸6 km范围内可保留最多的有效波形,且与验潮站海面高数据具有最高的相关性和最小的均方根误差;SAMOSA算法在离岸距离大于5 km时相对大地水准面稳定性最高,更适用于开阔海域。     

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。     

一种附加尺度因子的电离层层析新方法

用乘法代数重构方法反演电离层电子密度时，没有GPS测量射线穿过的电离层网格的反演精度依赖于迭代初值。就此，提出一种改进的代数重构算法--附加尺度因子的代数重构算法（Scaling-ART）。将实测STEC与迭代中当前电子密度计算的STEC的比值作为基本尺度，依据电子密度的空间相关性和网格中心到观测射线的距离，对没有信号穿过的网格也计算出对应尺度进行调整，使其向真值逐渐逼近，提高反演精度。实验证实，改进的新算法相比于原有的乘法代数重构算法能够取得更好的反演精度。     

基于高斯曲线拟合-FFT方法的南海风场反演

海面风场是海洋学的基本参量,获取海面风场对了解海洋的物理过程以及海洋与大气之间的相互作用至关重要。宽阔的海域面积及复杂的海面状况通常使南海海面上的风场信息很难被及时获取。ENVISAT ASAR是一种全天候全天时监测海面的微波雷达传感器,可实时获取海面风场数据。本文基于已有ASAR数据对南海海面风场进行反演实验,首先将结合高斯曲线拟合的FFT风向反演方法应用于南海风向反演,并参考Cross-Calibrated Multi-Platform （CCMP）风场数据去除180o方向模糊获得海面风向。然后,将高斯曲线拟合-FFT风向与传统的峰值-FFT风向进行对比,最后将准确率较高的高斯曲线拟合-FFT风向分别输入CMOD4模型和CMOD5模型获得海面风速大小。实验结果与CCMP参考数据的比较结果表明,在风条纹不明显的情况下,利用结合高斯曲线的FFT风向反演方法和CMOD4模型风速反演方法可有效地进行南海海面风场反演。该成果对利用SAR数据实时获取南海大面积海面风场信息,尤其是观测点缺乏海域的风场信息,具有重要的指导意义。     

基于改进小波神经网络的GPS高程拟合研究

针对小波神经网络存在的局限性,采用粒子群算法对小波神经网络进行优化,并在此基础上建立GPS高程异常值的拟合模型.为了避免粒子群算法陷入局部极小值和收敛速度慢等问题,采用惯性权重非线性递减和自适应学习因子相结合的策略对粒子群算法进行改进,从而提高模型的训练精度.以某矿区实测GPS数据为例,对所建模型的拟合性能进行验证.结...     

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。     

基于土壤重金属含量指数变化的冠层光谱遥感分析

为提高水稻冠层光谱反演水稻田土壤重金属含量的精度,针对实测土壤重金属含量进行信息提取研究,对其分别进行了对数变换、最大值变换和Box-cox变换。在实验分析中,为得到土壤重金属(Cu、Pb、Cd)反演模型,将土壤重金属及其变换数据与冠层光谱及其变换后的数据进行偏最小二乘回归分析,并分析所得模型精度和稳定性。分析结果表明,对测定重金属数据进行变换能够普遍提高模型的精度与稳定性;对属重度污染重金属Pb和中度污染重金属Cd有较好的预测结果,而对未形成污染的Cu则难以形成有效的预测分析。其成果对耕地土壤重金属含量监测评价具有重要的参考价值。     

基于BDS三频相位多路径误差的土壤湿度反演

为丰富GNSS-IR技术的数据源,提出一种基于北斗三频载波相位多路径误差的土壤湿度反演方法。实验结果表明,由多路径误差导出的延迟相位与土壤湿度间存在较强的相关性,相关系数为0.97。该方法仅需较少历元的多路径误差便可获得与基于信噪比的GNSS-IR相当的土壤湿度反演精度,更容易实现土壤湿度的高动态监测。     

Estimating trends of the Mediterranean Sea level changes from tide gauge and satellite altimetry data (1993-2015)

The impact of climate change on sea level has received a great deal of attention by scientists worldwide.In this context,the problem of sea levels on global and regional scales have been analyzed in a number of studies based on tide gauges observations and satellite altimetry measurements.This study focuses on trend estimates from 18 high-quality tide gauge stations along the Mediterranean Sea coast.The seasonal Mann-Kendall test was run at a 5% significance level for each of the 18 stations for the period of 1993-2015(satellite altimetry era).The results of this test indicate that the trends for 17 stations were statistically significant and showed an increase(no significant trend was observed only at one station).The rates of sea level change for the 17 stations that exhibit significant trends,estimated using seasonal Sen's approach,range after correction for Vertical Land Motion(VLM)from 1.48 to 8.72 mm/a for the period1993-201 5.Furthermore,the magnitude of change at the location of each tide gauge station was estimated using the satellite altimetry measurements.Thus,the results obtained agree with those from the tide-gauge data analysis.     

基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演

基于小波分析方法,利用GPS、GLONASS、Galileo和Beidou观测数据,通过对不同类型的信噪比数据进行质量分析,筛选质量较好的数据提取瞬时潮位.实验结果表明,基于小波分析的多模多频GNSS-MR潮位反演可大幅提升潮位反演结果的时间分辨率,且精度与LSP方法相当,可达到dm级.     

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MEAN SEA LEVEL AND SEA SURFACE VARIABILITY OF NQRTHWEST PACIFIC OCEAN AND EASTERN CHINA SEAS FROM GEOSAT ALTIMETRY

Collinear analysis technique is widely used for determining sea surface variability with Geosat altimeterdata from its Exact Repeat Mission(ERM).But most of the researches have been only on global scaleor in oceans deeper than 2000 m.In shallow shelf waters this method is hampered by the inaccuracy ofocean tide data supplied with Geosat Geophysical Data Records(GDRs).This work uses a modified collinearanalysis technique characterized by simultaneous separation of mean sea level and ocean tide with theleast squares method,to compute sea surface variability in the Northwest Pacific Ocean and eastern ChinaSeas.The mean sea level map obtained contains not ouly bathymetric but also dynamic features such asamphidromes,indicating considerable improvement over previous works.Our sea surface variability mapsshow clearly the main current system,the well-known Zhejiang coastal upwelling,and a northern East Chi-na Sea meso-scale eddy in good agreement with satellite sea surface temperature(SST)observation and his-to     

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利用改进模拟退火算法反演甘肃兰州地区地幔转换带导电模型

地磁测深一维反演可以获得地磁台站下方地球深部电导率结构。将改进模拟退火算法应用于地磁测深数据的反演,并将基于反演过程中的所有优质解进行统计分析得到的期望值作为模型最优解。地磁测深合成数据的一维反演测试结果表明:对于无噪声的理论数据,传统模拟退火算法可以恢复出真实的电导率剖面;存在噪声时,相较传统模拟退火算法,改进模拟退火算法可以有效克服噪声影响,并在噪声低于可接受的水平时,得到非惟一模型参数的可靠估计结果。对兰州台站的实际数据反演结果表明:在地磁测深敏感的深度范围内获得了与前人一致的电导率剖面;但是在地幔转换带下层,反演得到的电导率偏低。结合岩石物理实验结果,推测兰州地区地幔转换带下层可能是干冷的,周围地区深部地幔柱可能影响不到兰州地区深部热状态。