利用多模多频GNSS-IR信号反演沿海台风风暴潮

台风风暴潮每年给沿海城市造成了极大的损失,近年来利用GNSS反射信号的地基遥感方法可以用于潮位监测,称为GNSS-IR（global navigation satellite system-interferometric reflectometry）,对风暴潮期间验潮站资料进行补充。由于风暴潮发生时间短且破坏性强,单系统GPS的时间分辨率难以满足海洋灾害的监测需求。本文基于中国香港站（HKQT）和巴哈马群岛站（BHMA）的多模多频GNSS卫星观测数据反演了3次沿海风暴潮事件。先对多模多频数据的质量进行分析,随后分别对2019年飓风“多里安”、2018年台风“山竹”和2017年台风“天鸽”引起的3次风暴潮,利用基于滑动窗口的最小二乘法对多模多频GNSS-IR反演结果进行改正并与验潮站实测值对比分析。试验结果表明,利用多模多频GNSS-IR反演“多里安”风暴潮的精度优于14 cm,反演“天鸽”和“山竹”风暴潮的精度优于9 cm。相比GPS单系统,多模多频GNSS-IR能够提高监测的精度和时间分辨率,有效提取风暴潮中异常潮位的涨潮、峰值和落潮的全过程,对海洋灾害的研究监测发挥重要作用。     

广东省统一深度基准项目的设计研究

根据对广东省现有长期验潮站数量、分布以及水位数据情况的分析,确立了在已有长期验潮站的基础上,采用适当布设短期验潮站的方式,对长期验潮站进行加密补充;建立海区调和常数变化模型,并结合水深数据、卫星测高数据,构建海洋潮汐模型;最终建立深度基准模型的总体设计思路。广东省统一深度基准的建立,可实现深度基准面1985高程模型的构建,相邻测区间水深成果的无缝拼接,沿海水深成果与陆地地形成果的相互转换,GNSS技术下的水深测量(无验潮模式)以及对沿海范围内海岸线和海岛岸线的精确推算。     

广东省邻近海域平均海平面模型订正

目前国际上推出了高精度和高分辨率的全球平均海平面模型有法国国家宇航中心(CNES＿CLS)、丹麦技术大学(DTU)等,但这些模型普遍存在一个问题就是邻近陆地部分精度较差。本文以DTU18平均海平面局部模型作为研究对象,首先通过提取该模型的广东省近海海域数据进行参考椭球转换统一至2000国家大地坐标系(CGCS2000)参考椭球坐标系作为初步模型,其次结合广东省沿岸18个长期验潮站水位数据和7个短期验潮站水位数据,其中短期验潮站通过同步验潮法计算出多年平均海平面值,最后通过该订正方法可将初步模型值和验潮站多年的平均海平面不符值对初步模型进行订正得到成果模型,并进行精度评估。使提高精度后的广东省邻近海域平均海平面模型在广东省陆海基准统一方面更具有实用价值。     

基于ArcGIS的风暴潮灾害疏散系统的研究与开发——以海南省临高县为例

以ArcGIS系列软件作为开发平台,Visual Studio作为编程环境,利用面向对象的Visual Basic编程语言,采用B/S模式,开发出风暴潮灾害疏散系统。并利用2011年第17号台风"纳沙"风暴潮增水数据作为研究数据,对系统进行验证。     

海洋垂直基准及转换的技术途径分析

分析了不同海洋垂直基准面的含义及相互转换关系,研究了在高程基准和地球椭球面上表示深度基准面的实现途径,利用长期验潮站观测数据验证了不同时段平均水位和深度基准的确定精度水平。以南海为例,构建了深度基准面(L值)模型、正常高模型和大地高模型。分析和验证表明,长期验潮站的垂直基准可以实现cm级精度确定。更新和统一验潮站垂直基准确定,为海域垂直基准及转换模型提供了必要的基础条件。     

利用卫星测高与验潮站数据监测越南近海海平面变化

利用卫星测高和验潮站资料计算分析了越南近海海平面变化。结果表明,两种数据得到的海平面变化过程具有很好的同步性,其中,由测高数据计算得到的1993-2015年越南近海整体上升速率为3.18 mm/a,沿岸验潮站海平面上升速率为4.1 mm/a。在整个验潮站观测时段,越南沿海海平面呈上升趋势,平均上升速率为3.02 mm/a。越南近海海平面表现为较强的季节性特征,在红河和湄公河三角洲沿岸地区,极易受到风暴潮和洪水等季节性气候的影响。     

构建广东省统一深度基准的设想

根据广东省基础测绘"十三五"规划陆海统一空间定位基准框架建设的目标,广东省深度基准建设的总体设想是整合已有长期验潮站成果,并在沿海东西两翼潮汐资料缺乏的地区补充完善若干长期验潮站,同时采用CORS站与长期验潮站并置技术完善深度基准面模型,建立广东省统一的深度基准。构建广东陆海统一的海洋测绘大地基准(高程基准与深度基准),是构建广东省海洋地理信息公共服务平台,实现广东省海洋测绘地理信息资源共享,提升广东海洋立体监测和预报服务能力,以及粤港澳大湾区建设的基础和先行工作。根据深度基准的理论,通过分析广东省海洋测绘工作的现状,提出了构建广东省统一深度基准的方法。     

临时验潮站深度基准面传递模型及其适用性研究

长江口区域瞬时潮汐面受潮汐、径流、风暴潮的耦合作用,具有一定的区域特性。在阐述临时验潮站各种传递模型的基础上,考虑径流季节特性与潮汐特性,利用长期验潮站传递不同时间序列下深度基准面,探讨了各种传递模型在季节特性与潮汐特征组合条件下传递精度及其适用性,提出了长江口区域海图测绘深度基准面传递的优选方案,具有较强的实用性与可操作性。     

海洋空间信息基准技术进展与发展方向

简要分析了海洋空间信息基准的基本发展历程和当前的技术状态,梳理和评述了近年来关于验潮站垂直基准确定方法的改进与完善、验潮站控制下的垂直基准的实现形式、长期验潮站在维持垂直基准方面的作用、海洋潮汐模型构建、特征潮面模型构建与转换等有关海洋垂直基准及与其相关的海洋潮汐研究的主要进展,预测了海洋空间信息基准在海上高精度位置服务、垂直基准面及转换模型精化、空间基准应用等重点发展方向。     

珠江三角洲洪潮实时预报关键技术

基于洪潮预报的时效性和准确性要求,考虑洪水、天文潮、风暴潮等复杂因素的相互作用,建立了覆盖整个珠江三角洲网河区及口外海域的二维水动力学洪潮实时预报数值模型。模型中采用非结构有限体积法确保水量守恒,引入半隐欧拉-拉格朗日模式提高计算效率。通过嵌套南中国海潮汐风暴潮耦合模型,获取边界复合水位,同时利用回归系数法实时校正糙率系数,提高模型的预测精度。在此基础上利用Web Services、网络地理信息系统(WebGIS)等技术,对计算、演示、分析等组件进行集成,建立了基于三层B/S架构模式的珠江三角洲洪潮实时预报系统,并成功应用于"黑格比"(200814号)等台风暴潮的过程预报。     

验潮站坐标时间序列特性分析

文中以298个验潮站作为研究对象,采用广义高斯-马尔科夫模型(GGM)、自回归滑动平均模型(ARMA)以及分形自回归聚合滑动平均模型(ARFIMA)三种模型,对验潮站坐标时间序列噪声模型特性及海平面变化趋势进行估计分析,并探讨了时间跨度对验潮站速度估计的影响.实验结果表明:验潮站坐标时间序列主要呈现为ARFIMA(1,...     

大亚湾水域水位控制实施与精度评估

本文结合海图基本测量实例,总结了水位数据预处理、基准面确定、水位精度评估等实施步骤及技术细节。余水位同步变化曲线与精度评估结果能直观、严谨地确定余水位强相关验潮站。经严密论证,在大亚湾海域应用基于余水位监控与潮汐模型的水位改正法,能满足水深测量精度,符合相关规范要求,可替代传统水位改正方法,优化验潮站布设方案,减少验潮站数量。     

相对海平面变化时段选择效应分析

验潮站观测的海面高度数据是监测海平面变化以及确定平均海面的重要基础观测信息,利用滑动时段法和时段累积法对验潮站不同观测时段相对海平面变化速率的差异进行了分析,讨论了时段选择效应对计算相对海平面变化的影响,并利用美国东海岸验潮站观测数据对分析结果进行了补充实验.实验结果表明,不同观测时段相对海平面变化速率差异最大可达27...     

我国近海平均海面及其变化的研究

建立了计算平均海面及其变化的动态抗差模型，并把它与计算平均海面的平均值法、抗差法和动态模型法作了实测数据的计算和比较，表明动态抗差模型不仅能顾及海面动态变化反应，而且能削弱海面异常变化的影响，其结果更稳定可靠，优于其他方法。最后应用动态抗差模型，计算了我国42个验潮站的平均海面及其变化，结果表明，从50年代到70提供，我国近海的海面平均以0．621mm/a的速率上升。     

基于IGS数据分析台风"利奇马"引起的 电离层TEC扰动

文中利用国际GNSS服务（IGS)提供的全球电离层地图（GIM)格网电离层资料,借助滑动四分位距法,研究了2019年台风“利奇马”期间电离层电子浓度总含量(TEC)的异常变化情况. 对台风“利奇马”期间电离层 TEC 时序变化及区域空间变化进行分析,发现在台风发生前第5天,电离层 TEC 出现了正异常变化;台风登陆后第二天,台风影响区域上空电离层 TEC 异常由正异常变化为负异常再变化为正异常,正异常最大值达8 TECU,负异常最大值达6 TECU,且最大异常点并不在风眼处,而是在风眼的西南侧,此异常可能与台风登陆期间台风风速及风向变化有关.      

中短期验潮站验潮零点不规则漂移精密处理

压力验潮仪是海洋深度测量最重要的辅助传感器之一,中、短期验潮站一般采用压力验潮仪定点布设并实现对沿岸水深测量的水位控制。受复杂海洋作业环境的综合影响,在工程实践中发现验潮零点极易出现不规则漂移,是制约水深测量成果精度的主要因素之一,但相关的探测与校正精密理论研究滞后。分析了验潮零点不规则漂移的形成机理,提出了漂移探测及校正的精密处理数学模型。通过对定海长期站和港鑫临时站以及大丰长期站和三丫子临时站等近一个月实测同步验潮数据的处理,分析了两种日平均海面计算方法对不同周期分潮的削弱效果,结果表明,本文提出的新模型适用于验潮零点不规则漂移的精密处理,经零点校正后,港鑫、三丫子等临时验潮站的水位观测数据精度由dm级提高至cm级。     

基于验潮数据的南极海平面相对变化分析

基于夏威夷海平面研究中心提供的南极6个验潮站多年逐时潮位数据,本文首先利用迭代调和分析对初步观测数据进行补缺,并在此基础上计算月平均海平面,最后利用功率谱分析、最大熵谱分析、奇异谱分析等方法确定海平面的相对变化速率和振动周期。研究表明,南极海平面相对上升速率与全球其他区域基本一致(3mm/a-7mm/a),但是在个别测站(例如:Esperanza)的上升速度非常明显,达到厘米级。     

我国高精度GPS陆海垂直运动监测网的建立与精度分析

为了将验潮站得到的海平面变化信息与难潮站所在陆地垂直运动分离开来,获得海平面变化的绝对信息,在我国沿海５个难潮站建立了一个高精度的ＧＰＳ陆海垂直运动监测网,采用ＧＡＭＩＴ和Ｇｌｏｏｋ软件对数据进行处理,并顾及影响高程因素中由于方位不对称引起的大气延迟改进的Ｎｉｅｌｌ模型,我们最终得到ＧＰＳ监测网毫米级的高程精度。     

QuikSCAT在台风监测中的应用

利用成熟发展的台风自身在风向上的涡旋型特征和风眼处风速相对周围较低的特征, 分别采用搜索QuikSCAT反演风向的涡旋中心, 风速或后向散射系数的台风中心区域在局部最小值点的方法定位获得了台风中心位置信息。在风矢量反演过程中采用QSCAT-1模型、借助Holland的台风模式, 修正了反演过程中的风向误差, 提高了台风中心定位的准确性。同时, 将该方法应用到对台风路径和强度监测中, 利用QuikSCAT对台风的连续观测资料分析得出台风强度和路径信息, 其中台风路径结果与美国国家飓风中心(NHC)通过最佳路径分析得到的台风路径结果基本一致, 但在台风强度结果上存在较大误差。为提高台风强度监测精度, 在反演过程中采用大风地球物理模型NN-T-GMF代替QSCAT-1模型, 使台风强度监测结果精度提高。结果表明, QuikSCAT可以有效监测海上台风路径和强度发展, 为进一步推断台风的强度发展和移动趋势提供帮助。