标准时频变换的台风期间电离层TEC异常分析

针对台风期间电离层异常探测中传统方法所存在参考背景值精度低，且容易受到多种外界环境因素干扰的问题，该文提出了一种基于标准时频变换理论的电离层异常探测方法。电离层总电子含量(TEC)变化在其标准时频谱中可以自动显示，运用标准时频变换理论具有的无为方法可以将变化的主成分直接提取，得到高精度的参考背景值。使用该方法对2016年第14号台风“莫兰蒂”和台风轨迹下落站点的电离层TEC变化进行异常探测。结果显示，与传统方法相比，该方法的探测结果更加突出异常发生的时段，能够较好地反映异常特征，且不易受空间环境影响；在台风期间，电离层异常主要集中在9月13日，此时台风达到最大强度时刻，表现为正异常现象，异常幅度为2～12 TECU。     

基于COSMIC技术的震前电离层异常研究

介绍COSMIC技术反演电离层电子密度的研究现状、技术和方法,验证其可靠性;并利用COSMIC掩星数据计算分析2011-03-11东日本大地震震前5d及地震当天震区上空电离层电子密度分布,探测到显著的震前电离层异常现象,证明COSMIC技术研究地震电离层异常的可行性。     

东日本大地震电离层异常分析

目前空基和路基等电磁信号探测手段已经应用于地震电离层异常的探测。自从GPS数据可以用于计算电离层电子总量(TEC), 这项技术被广泛关注的同时作为一个可行的手段用于探测地震前后电离层异常。本文利用东日本大地震震中附近多个IGS网络站点的数据, 分析2011年3月11日发生的Mw9.0东日本大地震震区上空电离层信息, 计算出TEC时间序列并进行波谱分析、包络线法异常分析、全球电离层异常地图绘制及震后3 h扰动异常分析。通过分析发现, 震前存在明显的电离层异常, 在3月8日即震前第3天存在异常;同时也计算了震后3 h的各站与卫星路径上等价TEC的P₄值;且多个站与多星路径上存在着明显的电离层扰动异常, 并且不断远离震中, 能量逐渐衰减, 证明电离层异常的发生与地震有较明显的关系。     

GPS双频载波相位周跳探测的组合方法研究

阐述了伪距相位组合和电离层残差探测和修复周跳的原理,分析了其优势和不足,提出利用两种方法组合进行周跳探测和修复.利用伪距相位组合探测和修复7～8周以上的周跳,对修复后的数据进行电离层残差探测,分离发生周跳历元的电离层残差跳变量,得到8周以内的周跳量并修复,从而实现任意整周周跳的探测和修复.实验证明:此组合方法的可行性.     

2015年尼泊尔地震的震前电离层异常探测

提出了一种基于奇异谱分析的电离层异常探测的方法。通过对尼泊尔地震震中周围GIM格网点TEC时间序列的探测,发现在2015年4月23日震中东部区域出现电离层正异常。进一步利用二维电离层地图分析异常空间分布,发现出现电离层正异常的区域为25°N-37.5°N,90°E-110°E,时间为2015年4月23日UT9:00-15:00。利用中国陆态网数据计算异常区域卫星穿刺点轨迹STEC变化情况,发现2015年4月23日穿刺点轨迹进入异常区域后STEC值比前后几天明显增大,而离开异常区域后又恢复正常。采用CIT(computerized ionosphere tomography)方法详细地呈现了电离层异常的三维形态,发现4月23日UT9:00-15:00在震中东部区域出现电离层正异常,峰值位于约30°N,115°E,高度范围为100~500 km,且异常峰值随高度变化与电离层本身垂直密度分布规律相一致。     

对电离层残差法多值性问题的研究

周跳的探测与修复在GPS数据处理中发挥着至关重要的作用。探测周跳的方法有很多种并已相当成熟。介绍几种常见的周跳探测修复方法及其局限性,阐述了电离层残差法原理和它所特有的多值性问题,提出了一种解决多值性问题的方法,使之能够更加可靠地探测和修复周跳的方法。通过分析实例,说明了该算法的有效性和实用性。     

地震前后电离层TEC扰动分析

针对传统的探测手段获取电离层参考背景值精度较低的问题,借助IGS发布的GIM格网数据,利用奇异谱分析提取TEC主成分探测地震前后电离层扰动,使用该方法和滑动四分位距法对2018年1月23日阿拉斯加湾Ms8.2地震进行探测,实验结果表明:两种方法探测结果基本保持一致,在震前3 d、9 d和震后2 d发生电离层TEC扰动现象,震前9 d的扰动现象与地磁活动强烈干扰相关,在排除空间环境干扰因素后,认为震前3 d和震后2 d电离层异常是由地震引发的。     

全球定位系统(GPS)技术的最新进展第五讲利用双频GPS观测值建立电离层延迟模型

介绍了电离层的概况，GPS信号在电离层中的传播，电离层改正模型以及利用GPS双频观测值来建立电离层延迟或VTEC模型的原理、方法和结果。     

削弱电离层影响的三频TurboEdit周跳处理方法

针对电离层活跃期或磁暴发生时,现有三频周跳探测方法难以正确探测与修复周跳的问题,借鉴双频TurboEdit思想,提出了能够削弱电离层延迟影响的三频TurboEdit方法。该算法中的三频无几何无电离层码相组合和两次历元差分后的相位无几何组合,均能有效削弱电离层延迟对周跳探测的影响。随后利用三频实测数据对本文算法进行了验证,试验结果表明该方法能够消除电离层延迟影响,实现电离层活跃观测条件下动态非差周跳的实时探测与修复。     

局部电离层异常对局域增强系统的影响及其监测方法

传统的局域增强系统认为影响用户和基准站伪距的观测误差是基本相同的,因而可通过伪距差分技术将这部分误差消除,但为发生电离层风暴时,叠加在基准站和用户伪距上的电离层延迟误差将会不同,因此会影响定位结果.本文利用CCDMA算法和DSCMA算法对电离层异常进行探测,并对伪距差分技术进行改进.仿真结果显示,这种方法可有效减小局部电离层异常对CATⅢ飞行阶段的威胁.     

遥感技术在地震科学研究中的应用

介绍了遥感技术在地震科学中的一些应用成果,包括地貌研究、地壳形变、热异常及震害评估等方面。此外,近年来,随着俄罗斯和法国等国家专门用于地震研究的电磁卫星成功发射,为开展地震研究提供了丰富的电离层电磁信息,这类非成像遥感数据对地震电磁科学研究和地震短临预报具有重要意义。遥感技术(成像与非成像)在地震行业的应用将提高我国地震监测预报水平。     

2015年尼泊尔Mw 7.8地震前OLR和电离层异常分析

针对2015-04-25尼泊尔Mw 7.8地震,利用NOAA卫星遥感射出长波辐射(OLR)数据和IGS(International GNSS Service)提供的全球IONEX总电子含量(TEC)数据,并考虑太阳和地磁活动水平的条件下,分别对OLR数据采用标准差阈值法和对电离层TEC数据采用四分位距法进行了异常探测。结果显示,2015-04-22在震中附近地区卫星遥感OLR出现异常增强现象;同时,2015-04-23在震中附近电离层TEC出现显著正异常现象,而且出现磁共轭现象。     

多尺度下的遥感震害异常区快速提取方法

地震灾害发生后的不同时期对震害信息提取速度和精度的要求有所不同,采用多尺度下的遥感震害异常区快速提取技术,针对灾害发生后的不同时期采用不同分辨率遥感影像和方法提取震害信息。选取北川县Modis,TM,航飞低、中、高分辨率数据,采用多时相变化监测,单时相多尺度分割和面向对象分类方法对遥感震害异常区提取。结果表明,多尺度下...     

Tridimensional reconstruction of the Co-Seismic Ionospheric Disturbance around the time of 2015 Nepal earthquake

The Co-Seismic Ionospheric Disturbance of the 2015 Nepal earthquake is analyzed in this paper. GNSS data are used to obtain the Satellite-Station TEC sequences. After removing the de-trended TEC variation, a clear ionospheric disturbance was observed 10 min after the earthquake, while the geomagnetic conditions, solar activity, and weather condition remained calm according to the Kp, Dst, F10.7 indices and meteorological records during the period of interest. Computerized ionosphere tomography (CIT) is then used to present the tridimensional ionosphere variation with a 10-min time resolution. The CIT results indicate that (1) the disturbance of the ionospheric electron density above the epicenter during the 2015 Nepal earthquake is confined at a relatively low altitude (approximately 150–300 km); (2) the ionospheric disturbances on the west side and east sides of the epicenter are precisely opposite. A newly established electric field penetration model of the lithosphere–atmosphere–ionosphere coupling is used to investigate the potential physical mechanism.     

Ionospheric tomography using GNSS: multiplicative algebraic reconstruction technique applied to the area of Brazil

Experimental analysis was performed using multiplicative algebraic reconstruction technique (MART) to map the ionosphere over Brazil. Code and phase observations from the global navigation satellite system (GNSS) together with the international reference ionosphere (IRI) enabled the estimation of ionospheric profiles and total electron content (TEC) over the entire region. Twenty-four days of data collected from existing ground-based GNSS receivers during the recent solar maximum period were used to analyze the performance of the MART algorithm. The results were compared with four ionosondes. It was demonstrated that MART estimated the electron density peak with the same degree of accuracy as the IRI model in regions with appropriate geometrical coverage by GNSS receivers for tomographic reconstruction. In addition, the slant TEC, as estimated with MART, presented lower root-mean-square error than the TEC calculated by ionospheric maps available from the International GNSS Service (IGS). Furthermore, the daily variations of the ionosphere were better represented with the algebraic techniques, compared to the IRI model and IGS maps, enabling a correlation of the elevation of the ionosphere at higher altitudes with the equatorial ionization anomaly intensification. The tomographic representations also enabled the detection of high vertical gradients at the same instants in which ionospheric irregularities were evident.     

基于伪距相位组合实时探测与修复GNSS三频非差观测数据周跳

三频观测量能形成具有更长波长、更小噪声、更小电离层影响等优良特性的组合观测量,有利于提高周跳探测和修复的精度。本文推导了伪距相位组合探测周跳的阈值条件;提出了周跳确定成功率的概念;并从提高周跳确定成功概率出发,给出了伪距相位组合选取的标准和方法;最后利用一组实测GPS三频数据进行了验证。结果表明,在数据采样率较高、历元间电离层延迟变化可忽略时,根据文中提出原则选取的最优伪距相位组合可实时探测和修复三频非差观测数据中的所有周跳。     

太阳活动高峰年山东区域电离层时空变化研究

2012年为太阳活动高峰年份,为了研究太阳活动高年区域电离层的变化特征,该文选取了山东区域内的SDCORS站点,构建了山东区域垂直电子含量(VTEC)球谐格网模型,对该年山东区域电离层时空变化规律进行分析。实验研究表明,在空间变化上山东区域电离层表现出较强的纬度相关性,出现了明显的分层现象。同时给出了山东电离层在时间上呈现出的时段变化、日变化、月变化、季节变化,发现VTEC受太阳活动影响较大,除了存在明显的单峰和双峰结构外,该年还发生了半年度异常现象。     

独立成分分析的高光谱异常变化检测

遥感探测到的小目标信号一般是弱信号,利用传统的高光谱异常变化检测方法直接抑制背景来突出异常变化目标,往往导致小目标弱信号同时被抑制,造成目标探测率低、虚警率高。基于独立成分分析方法,研究了弱信号小目标的高光谱变化检测模型,该模型首先通过投影寻踪将异常变化影像投影到独立成分,突出异常变化目标,然后再抑制背景,从而达到异常变化目标和背景的有效分离。该模型可以有效降低虚警率,提高探测率。利用模拟数据和真实数据进行了精度验证,结果表明,利用模拟数据得到的探测精度为99%,利用真实数据得到的检测精度为86%,与传统异常变化检测算法相比,精度最高提高了9%。本文研究方法适用于弱信号小目标的高光谱异常变化检测。     

多波段多极化被动微波遥感地震应用研究进展与前沿方向探索

被动微波遥感卫星具有多波段多极化观测能力,其全天候、高灵敏度特性契合了地壳活动及地震的监测分析需求。近年来,地震孕育和发生过程中的热异常遥感监测与分析得到了广泛关注。本文从星载被动微波传感器发展和地震被动微波遥感应用两方面,梳理了多波段多极化被动微波卫星遥感用于地震监测与异常识别的研究现状,剖析了微波数据选择、异常分析方法、观测粗差剔除和信息机理认知等方面的进展与不足。总结了近年微波遥感地震应用的研究进展,阐明了多波段多极化被动微波卫星遥感用于地震异常识别的科学逻辑与复合链条。提出了地震遥感的两个前沿探索方向,即地震微波异常的可靠识别、地应力场变化微波遥感的信息物理。指出了遥感-岩石力学基础试验研究和地震遥感综合分析层面亟待解决的关键问题。进而呼吁,多学科联合、交叉乃至融合是地震遥感科学与技术向纵深发展的必由之路。