面向对象的无人机遥感影像海岸线提取方法研究

针对海岸线区域地形复杂和卫星遥感影像分辨率的不足,精度难以满足大比例尺成图要求,以及常规解译方法的局限性,选取青岛小岛湾海岸线为研究区,以无人机（UAV）遥感影像为基础数据,提出一种面向对象的海岸线提取方法,结合现场实测验证,开展了人工海岸线和砂质海岸线识别的应用实验。结果表明：人工海岸线和砂质海岸线概率边缘指数（PRI）分别为0.97和0.88,边缘定位误差（BDE）分别为4.33和2.84,提取的人工海岸线和砂质海岸线与实测海岸线结果整体上匹配较好,仅在局部细微处存在微小差异。本文提出的方法可快速有效地获取海岸线信息,其精度能够满足海岸线动态变化监测的需求,可在海岸线资源管理中推广应用。     

利用地面气象观测资料确定对流层加权平均温度

地基GPS气象学的核心思想是通过垂直方向上GPS信号的湿分量延时确定出可降水分 ,而这两个物理量之间的转换必须使用对流层加权平均温度。本文首先讨论了上述转换估计中加权平均温度的几种逼近方式及其容许误差 ,然后利用香港地区的地面和高空气象资料 ,采用逐步回归分析方法 ,建立了适合香港地区的对流层加权平均温度计算公式 ,通过数据分析表明 ,这个公式有效地消除了在香港地区使用Bevis经验公式引起的系统误差 ,较好地满足了地基GPS气象应用中实时性和高精度的要求。本研究也充分表明 ,在地基GPS气象研究中 ,应该利用本地区的气象资料来确定适合本地区的估计对流层加权平均温度的经验公式。     

GPS气象学中垂直干分量延时的精确确定

确定大气中可降水分的含量是ＧＰＳ气象学的目的之一。可降水分含量对应于ＧＰＳ信号中湿分量延时。现有高精度ＧＰＳ软件包只能提供天顶方向的对流层延时,但是,对流层延时由干分量和湿分量延时组成。因此,精确确定干分量延时,是分离湿分量延时的关键,也是ＧＰＳ气象学中必不可少的工作。现有３种经验模型计算垂直干分量延时,即萨氏（Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ）模型,霍氏（Ｈｏｐｆｉｅｌｄ）模型和布兰克（Ｂｌａｃｋ）模型     

超短基线水声定位系统校准方法研究

提出了超短基线水声定位系统（USBL）的校准方法，并用模拟数据进行了验证。同商业超短基线定位系统相比，该方法具有精度高、结果可靠、对校准环境要求不高等特点。     

基于短时间序列重力观测数据的潮汐改正方法

对于没有长期连续潮汐观测站和无精密潮汐模型的地区,研究高精度潮汐改正方法具有重要意义。给出了基于短时间序列重力观测数据的高精度潮汐改正方法,并利用全球动力学计划中TIGOConcepcion、Kamio-ka和Hsinchu三个台站的超导重力观测数据对该方法进行了试验分析。研究结果表明,利用一天或数天重力观测数据可建立高精度潮汐模型,其振幅因子和相位延迟解算精度分别优于0.01和0.5°,潮汐改正精度可以达到μGal量级,验证了该方法的正确性和有效性。本文方法为无精密潮汐模型区域的潮汐改正提供了新的途径。     

2011年日本Mw 9.0级地震的GPS响应研究

2011年3月11日日本宫城县以东太平洋海域发生Mw9.0级特大地震,造成了地表的严重错位并引发海啸。文中利用位于日本及周边国家的IGS站和国家海洋局GPS业务站观测数据,采用作者研制的精密单点定位(PPP)软件UniP,对此次地震的GPS数据响应进行了研究。结果表明:(1)GPS观测数据能清晰、连续地记录震时地表形变的过程,我国CHAN,NCST等站点水平方向的震时最大位移在10 cm以内,高程方向的震时最大位移在15 cm以内,且形变以可恢复性的弹性形变为主。(2)我国距震中较远,受此次日本地震的影响较小,且大部分站点是在东坐标方向出现不同程度的震后永久性位移。其中CHAN站点的震后位移最为明显,东向形变量为(1.8±0.11)cm;NCST、NLHT站点次之,东向形变量分别为(1.1±0.26)cm和(1.0±0.18)cm。(3)地震波传输到国家海洋局GPS业务站NCST、NLHT等的时间约为10 min,比海啸在深海的传播速度快约14倍,可为海啸预警提供所需的时间差。这些结果显示出GPS能够为地震监测和动力学特征研究提供有价值的基础资料,也表明中国沿海GPS业务观测系统在海底地震监测、海啸预警服务中的应用潜力。     

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GNSS‐声学海底定位的声速误差处理方法综述

全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）‐声学海底定位是面向海底俯冲带板块形变监测需求提出的一种定位技术,也是建设海洋时空基准网的一种重要技术,有着广阔的应用前景。虽然目前GNSS‐声学海底定位技术的研究成果还不能满足海洋时空基准网的建设需求,但其数据处理方法尤其是声速误差精细处理方法,对海洋时空基准网海底部分（海底大地基准）的建设具有重要借鉴意义。介绍了GNSS‐声学海底定位技术的起源,并将其分为静态测量和动态测量两类,同时将声速误差处理方法作为该技术的发展脉络进行梳理,提炼了该技术的3个发展阶段:仅假设海洋声速垂向分层、考虑声速的时域变化、考虑声速的水平梯度。对于仅假设海洋声速垂向分层的阶段,国外学者采用几何结构对称的方式来削弱声速误差的影响;国内学者则主要对声速以外误差源（杆臂矢量误差、时标偏差、姿态角误差等）进行了研究,并用优化随机模型的方式削弱系统误差对定位的影响。对于考虑声速时域变化的阶段,国外学者利用拟合方法（多项式拟合或三次样条拟合）结合参数平滑约束来解算声速的时域变化量,提高定位的稳定性;国内学者基于此细化了参数拟合的方法（考虑参数长周期项的变化特征）,并创新性地提出了水下差分定位算法。对于考虑声速水平梯度的阶段,国内外学者在GNSS‐声学海底定位中解算了声速水平梯度参数,提高了水平方向定位的稳定性,并利用海洋数值模型验证了结果的可靠性。展望了将GNSS‐声学海底定位高精度数据处理方法应用于海底大地基准建设的前景,并引入了小时空尺度声速层析的概念（基于海洋时空基准网的声速误差处理方法）,以期解决数值预报模型不能提供小时空尺度产品的问题,进而为水下潜器提供更高精度的声速误差改正服务。     

海潮负荷对我国沿海GPS观测站的影响研究

利用全球海潮模型FES2004、GOT4.7和NAO.99b研究了海潮负荷对成山头、平潭、遮浪和西沙四个国家海洋局GPS观测站位移的影响,结果表明,在沿海地区海潮负荷对单点定位的影响达到厘米级,在西沙甚至达到3 cm.此外,通过对3种海潮模型计算结果的对比分析可知,NAO.99b海潮模型最适用于我国沿海地区.     

基于GNSS技术的波浪浮标测波方法研究

波浪是海洋中的重要运动现象,监测波浪的变化并研究其运动规律,对海洋学研究和海洋工程具有重要的意义。目前传统的GNSS (Global Navigation Satellite System)测波方法在实时高精度波浪测量方面存在很大劣势和限制。本文研究了一种基于GNSS技术的实时高精度波浪测量方法,能得到波高、周期等波浪要素信息,并以南海浮标试验实测数据为例进行了处理和分析,验证了该方法的可行性。该方法直接基于广播星历进行GNSS相位观测值历元差分确定浮标速度,无需额外的实时精密差分改正数,从而节省了精密差分改正服务成本与海上通讯成本。该方法适用于近海、远海场景,并且浮标可以使用低成本单频GNSS接收机,得到高精度波浪测量结果,具有较高的实际应用价值。