GNSS-R信噪比信号在海面测高技术的研究综述

自全球卫星导航反射信号(GNSS-R)概念提出以来,GNSS-R被广泛应用于遥感方面. 如海面测高,海面风场反演,海冰检测等多个方面. 文中主要介绍了GNSS-R遥感技术在海面测高的应用和研究进展,着重介绍了基于信噪比(SNR)数据测量方法的研究进展,简述了SNR数据测量方法所涉及的理论和信号处理的办法,并根据现有的研究进展,对未来海面测高的发展方向进行展望.      

基于观测量校正的星载GNSS-R海面风速快速反演方法

快速反演(FDI)算法是一种典型的星载全球卫星导航反射技术(GNSS-R)海面风速反演方法,具有计算复杂度低、快速实时反演的特点,但是FDI算法中的反演观测量提取精度不高,导致风速反演精度低. 针对于此,提出基于观测量校正的改进FDI算法,用于实现海面风速的快速高精度反演. 该方法首先利用辅助测量信息对观测量进行校正以降低干扰因素的影响,然后基于统计分析方法对ASCAT卫星风速数据进行海面风速值提取,最后建立了海面风速与校正观测量的地球物理模型函数(GMF)关系式,实现对海面风速的反演. 与传统FDI算法相比,该方法的反演偏差值更小,均方根误差(RMSE)降低了29%.      

Android智能手机GNSS数据质量分析

随着全球卫星导航系统(GNSS)的不断建设,智能手机基于移动位置服务 (LBS)得到了迅猛发展. 文中选取市面上常见的3种手机机型,包括:三星S9+(Exynos)、华为Mate30和华为P40 Pro作为研究对象,并使用北斗星通UR4B0-D高性能GNSS接收机进行同步静态观测实验,从卫星可见数、载噪比(CNR)、卫星高度角和多路径误差等方面,对手机GNSS数据质量进行分析. 结果表明:不同型号手机在观测能力和数据质量方面存在明显差异. Android智能手机的GNSS数据质量较差,CNR较小,且CNR与卫星高度角无明显关系. 此外,多路径误差是影响Android智能手机高精度定位的主要误差项之一.      

非差改正数的多GNSS恒星日滤波方法

多路径误差是全球卫星导航系统(GNSS)精密数据处理的主要误差源之一,观测值域的恒星日滤波是应用较为广泛的多路径误差削弱方法,但其在多系统应用中存在映射方法相对低效的问题,且缺乏针对Galileo的应用研究.为解决现有方法不适用于大规模网解数据处理的弊端,该文提出了一种基于非差改正数的多GNSS系统恒星日滤波方法,从理论上证明了该方法在进行多路径误差改正时的效果与双差观测值域恒星日滤波方法的等价性,并提出了该方法在Galileo中的应用服务方案.对一组采集于2018年年积日219-231 d的多系统数据进行了多路径误差改正实验分析,观测值域的双差残差测试结果表明,GPS、BDS和Galileo的双差残差统计精度得到了显著的提升,频域分析结果也表明多路径误差的低频部分能被有效削弱.坐标域的静态定位结果显示,强多路径环境下GPS和BDS联合定位精度在三维方向上相对于单GPS有一定改善,加入Galileo数据后相对于单GPS可进一步提升.     

西南极特拉裂谷综合地球物理特征分析

特拉裂谷是西南极裂谷系统在新生代发生张裂作用的最后地区,因此成为研究西南极裂谷系统构造活动的关键。文章利用中国南极科考采集的以及SDLS国际共享的地震数据,结合多个钻探计划的钻井等基础资料,统一了西罗斯海地区地震反射界面和地震层序。将研究区的断层组合样式分为同沉积断层、层间断层和负花状断层三类,并进一步划分了区内新生代断层活动的期次,圈定了特拉裂谷的影响范围。研究发现,每期断层活动具有明显的继承性,活动时间由北部阿黛尔盆地向南部特拉裂谷越来越新,呈递变性,这是裂谷作用从北向南逐渐传递的结果。为了更加全面地揭示研究区的综合地球物理特征,利用基于弹性板模型下的Fan小波相关技术获得了研究区有效弹性厚度的空间变化特征。结果显示,横贯南极山脉前缘的异常低值条带与晚新生代的裂谷活动和伴生的岩浆作用有关,并指示了西罗斯海的拉张区域。      

南海大陆边缘动力学:从陆缘破裂到海底扩张

边缘海如何形成是地球科学的基本问题.本研究通过对南海区域深反射地震数据及钻井数据的综合解释,聚焦地壳深部结构和三维全变形机制,在南海陆缘张裂-海盆扩张的构造动力学研究中取得重要进展:(1)“大陆破裂非均一”:拉张过程垂向上分层非均一,受拆离断层系统控制;裂离过程横向上高度变化,中-东侧受岩浆作用主导,西侧受构造作用主导.(2)“海盆扩张非对称”:受周期性地幔对流活动主导,扩张表现为两次洋脊南向跃迁,方向也发生多次转变,导致南海扩张的不连续-非对称性.据此提出西太俯冲背景下周缘受限型海盆高度变化-非均衡扩张模式的新认识,丰富大陆边缘动力学理论.      

极区北斗卫星数据质量特征分析

为明确极区环境对北斗卫星数据质量和卫星导航定位服务的影响,本文利用极区所有IGS站可用的北斗卫星观测数据和中山站实测数据,结合信噪比、多路径误差和电离层延迟变化率等评价指标,全面分析了北斗卫星导航系统在极区的数据质量特征。结果表明:极地测站的北斗卫星观测数据质量受高度角影响更大;信噪比整体水平相对于低纬测站低,北斗卫星的信噪比水平与GPS相当;多路径效应更加严重,需在数据预处理中予以考虑;极地测站数据受电离层活动的影响大且存在时段差异。     

基于高频增强曲线与迭代反射投影的遥感影像超分辨率重建

针对传统迭代反射投影方法得到的重建影像,其边缘部分存在锯齿效应和噪声信息,从而无法达到提升影像清晰度不足的问题。文中对初始重建影像,首先使用反锐化掩模方法提取其中的高频分量,并对高频信息进行分类,然后平滑掉其中的噪声信息,应用高频增强曲线对高频分量进行提升,保持高频分量的单调性。实验仿真结果表明,该方法可以消除噪声,小的边缘纹理细节得到增强,大轮廓没有过增强,可有效提升重建影像的清晰度。     

厚煤层内小断层的反射槽波探测技术及应用

厚煤层、巨厚煤层工作面内的小断层一般断距或延展长度的规模较小,目前的探查方法和仪器受分辨率限制一般难以探查这类小断层,而小断层探查不清,将会对智能化工作面高效回采带来较大影响。针对这一问题,开展厚煤层内小断层反射槽波探测的数值模拟及现场实验工作。在数值模拟方面,采用交错网格有限差分法对厚煤层(6 m)、巨厚煤层(20 m)两种环境下含小断层(落差小于3 m)的数值模型进行三分量弹性波模拟,在对数值模拟结果进行频谱分析的基础上研究不同模型中的直达槽波与反射槽波的特征。在实际探查方面,通过不同矿区厚煤层、巨厚煤层实际发育断层进行透、反射数据综合研究,分析和比较透射与反射槽波方法对小断层的探查情况。研究表明,工面内构造发育相对简单的条件下,反射槽波对厚煤层、巨厚煤层工作面中小断层的探测较透射槽波有更强的识别性及准确性。      

综合物探方法在某水电站坝前滑坡勘察中的应用

某水电站坝址下游左岸分布一堆积体,在正常泄洪条件下,堆积体的稳定状况影响坡体上居民安全。本次采用高密度电法和浅层地震反射法相结合的综合物探方法,用以查明堆积体的厚度、范围及基岩顶板界面的起伏形态,为工程地质提供物性参数。成果显示,该堆积体覆盖层与下伏基岩在电性及波速上均存在着明显的物性差异;堆积体厚度变化范围在8～80m之间。