时域反射仪（TDR）测定土壤含水量标定曲线评价与方案推荐

时域反射仪（Time Domain Reflectometry）可用于室内和田间快速、 准确、 自动测定土壤含水量, 是目前应用最广泛的土壤含水量测定方法之一。适宜的土壤含水量标定曲线（即土壤表观介电常数和土壤含水量之间的关系）是TDR准确测定土壤含水量的关键。目前文献中存在大量的土壤含水量标定曲线, 但尚未有研究对这些标定曲线进行系统的验证和分析评价。因此, 它们的准确性和适用范围尚不明晰, 严重影响到与土壤含水量测定相关的研究。通过查阅大量国内外文献, 收集整理了一系列土壤含水量标定曲线的经验公式（19个）和半经验半物理模型（5个）, 并利用大量的文献实测数据对其进行综合评价。同时运用均方根差（RMSE）, 平均误差（AD）, 纳什效率系数（NSE）等三个指标对比分析和评价这些标定曲线的准确性和可靠性。研究结果表明： 经验公式中Topp、 Roth（1992）2、 Jacobosen、 Yoshikawa2、 Alharathi模型和半经验模型中Malicki1公式及其修订模型综合性能较好。研究成果可为利用TDR准确测定土壤含水量及土壤含水量标定曲线的选择提供参考和指导。     

BDS3新试验卫星测距信号质量分析

中国的北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进,目前正处于第二代区域卫星导航系统向第三代全球卫星导航系统发展的关键时期。在郑州设置实验测站,实地采集BDS3新试验卫星的数据,分别从卫星可见数、信号频点、载噪比、伪距观测噪声值、多路径效应等方面分析BDS3试验卫星测距信号的质量。结果表明:对于相同频点,不同卫星的载噪比、伪距噪声、多路径效应变化略有不同,一般而言,倾斜同步轨道卫星(IGSO)的性能优于中轨道卫星(MEO)的性能;相同轨道类型的卫星,载噪比、伪距噪声、多路径效应水平相似,并且载噪比、伪距噪声、多路径效应在各个频点的相对大小关系基本一致。     

BDS/GPS卫星数据质量分析软件开发及应用研究

通过对TEQC数据质量模块相关算法进行分析,实现了支持RINEX2、3 格式的BDS/GPS卫星数据质量分析软件DataQC的开发,其主要参数包括数据完整率、多路径指数、信噪比和周跳等,并增加卫星分布状况以及电离层、接收机硬件延迟偏差估计功能。通过多组数据验证,软件计算指标与TEQC结果具有较高的一致性;在电离层估计方面,与全球电离层格网（global ionosphere maps, GIM）插值计算结果的RMS在3 TECu之内,并可用于接收机硬件延迟偏差稳定性的分析。     

BDS多路径效应特征及其对静态基线解精度的影响

为研究BDS载波相位多路径效应的特征,在强多路径环境下进行连续多天短基线静态数据采集,并计算双差观测值残差序列,分GEO、IGSO、MEO 3类卫星分析BDS多路径重复性,在此基础上研究多路径效应对BDS静态基线解精度的影响。结果表明,BDS多路径误差具有较强的重复性,其中GEO及IGSO卫星的多路径误差重复周期为1 d,MEO卫星的多路径误差重复周期为7 d;GEO卫星的多路径误差具有系统性偏移,但不是一个常数,而是随时间发生缓慢变化,因此长时间的静态观测并不能平滑该误差,从而导致在较强多路径环境下,BDS多路径误差对其静态解的影响可达cm级。     

不同GNSS观测组合提取伪距多路径效果比较

推导了伪距多路径提取公式,计算了相应观测组合提取伪距多路径的组合系数。以载波噪声放大比例为评价指标,对比分析各组合观测提取伪距多路径的效果,然后利用BDS和GPS数据进行验证。结果表明,仅进行电离层一阶改正时,三频伪距/载波组合提取伪距多路径效果最好;基于三频二阶电离层改正的伪距多路径提取会过分放大载波噪声,但能消除电离层系统误差;基于双频组合提取伪距多路径时,两频率相差最大的观测组合提取伪距效果最好;同一组合观测提取不同频点伪距多路径时,提取最大频率信号上的伪距效果最好。     

GPS卫星定位误差概论

GPS测量中包含多种误差,只有深刻理解这些误差源的性质及其影响,才能在制定技术方案和实际作业时,采取必要的措施消除或消弱这些影响,提高成果的可靠性和精确性。本文按其产生的来源、性质、大小及对测量产生的影响等进行了介绍和分析,并提出了相应的措施以便消除或削弱它们对测量结果的影响。     

利用精密单点定位求解电离层延迟

利用非组合精密单点定位(PPP)可以提取高精度的电离层延迟。测站多径误差会影响伪距和相位测量精度,影响实时PPP电离层延迟提取的精度以及收敛速度。对于静态观测站,利用对GPS卫星地面跟踪的时间重复性进行恒星日滤波可以消除多径误差的影响。通过事后处理提取前几日的码和载波相位残差序列,利用恒星日滤波建立多径误差改正模型,修正实时观测数据,可以改善实时电离层延迟估计性能。对IGS观测站的实测数据分析表明,应用恒星日滤波多径误差修正后,实时电离层延迟提取的精度由0.185 m提高到0.028 m,新进卫星的电离层参数估计收敛时间由80 min减少为35 min。     

时间域反射法用于滑坡监测的试验研究

依据时间域反射测试技术（TDR）的基本原理,提出了TDR技术在滑坡监测中的野外工作方法。为了更好地了解电缆的变化规律,进行了室内试验。结合实际应用,给出了TDR监测滑坡的野外应用实例。通过对室内模拟试验和野外应用试验数据的分析、对比,讨论了TDR监测滑坡的实际应用效果和有效性。研究结果表明,与传统的滑坡监测方法相比较,TDR用于滑坡监测的技术方法比较新颖,具有节省时间、成本低廉、定位准确等特点。由此可见,TDR用于滑坡监测,能够实现快速、实时、连续监测。     

时域反射技术在地学研究中的应用

综合介绍了时域反射技术在地学研究中的应用。包括时域反射仪的工作原理、测量参数(特征阻抗、介电常数、土壤含水量、土壤电导率)、时域反射探针技术以及时域反射技术在农业地质、水文地质、灾害地质等研究中的应用与进展。     

Identifying causes of ground-penetrating radar reflections using time-domain reflectometry and sedimentological analyses

Ground-penetrating radar (GPR) is a geophysical technique widely used to study the shallow subsurface and identify various sediment features that reflect electromagnetic waves. However, little is known about the exact cause of GPR reflections because few studies have coupled wave theory to petrophysical data. In this study, a 100- and 200-MHz GPR survey was conducted on aeolian deposits in a quarry. Time-domain reflectometry (TDR) was used to obtain detailed information on the product of relative permittivity (ɛ_r) and relative magnetic permeability (μ_r), which mainly controls the GPR contrast parameter in the subsurface. Combining TDR data and lacquer peels from the quarry wall allowed the identification of various relationships between sediment characteristics and ɛ_rμ_r. Synthetic radar traces, constructed using the TDR logs and sedimentological data from the lacquer peels, were compared with the actual GPR sections. Numerous peaks in ɛ_rμ_r, which are superimposed on a baseline value of 4 for dry sand, are caused by potential GPR reflectors. These increases in ɛ_rμ_r coincide with the presence of either organic material, having a higher water content and relative permittivity than the surrounding sediment, or iron oxide bands, enhancing relative magnetic permeability and causing water to stagnate on top of them. Sedimentary structures, as reflected in textural change, only result in possible GPR reflections when the volumetric water content exceeds 0·055. The synthetic radar traces provide an improved insight into the behaviour of radar waves and show that GPR results may be ambiguous because of multiples and interference.