沿海沉降变化GNSS定位及GNSS-IR组合监测

目前沿海沉降监测通常用全球导航卫星系统(GNSS)定位技术测量,然而其反映的是站点基底下方的沉积物沉降情况,对于站点基底以上的沉降信息则无法获知。而沿海地区由于冲积作用,沉积物快速堆积和压实,沉降变化较大。因此,需要对基底上方沉降进行监测,才能获得沿海整体沉降信息。随着GNSS的不断发展,GNSS-interferometric reflectometry(GNSS-IR)技术被证明可以利用多路径效应进行反射面高度监测。由于GNSS站点基底较深,且基座长度不变,通过GNSS-IR技术获得的地面高度变化,可以反映基底上方沉降情况。因此,本文利用GNSS-IR技术来测量基底上方沉降变化;同时,利用GNSS定位技术获得基底下方沉降变化,再综合利用GNSS-IR及GNSS定位技术获得整体沉降变化。本文选取沉积厚度较大的密西西比河三角洲作为试验地区,选取FSHS、GRIS和MSIN测站数据进行分析,相关算例结果表明:GNSS-IR可以用来测量基底上方沉降速率,改正后的整体沉降速率与相对海平面上升速率相当,可以更好地估计洪水易发性和陆地损失。

多模多频GNSS-IR水位反演中的频间偏差分析及改正

准确的水位监测对于水资源调控、水灾监控及气候气象研究十分重要。近年来,随着全球导航卫星系统的不断发展,一种GNSS干涉遥感水位反演技术被提出。目前,GNSS-IR水位反演中主要有3类误差:高度变化误差、高度角弯曲误差和对流层延迟误差,相关的改正方法也被陆续提出。本文研究了4个GNSS跟踪站(HKQT、SW50、SW51和SW52)的多模多频反演结果,发现除了已经发现的3类误差外,还存在一种明显的频间偏差。现有研究对于GNSS-IR频间偏差的研究很少,尚未达成将其归为GNSS-IR误差源的共识。为了进一步挖掘频间偏差的特性、加深对该误差的认识,本文计算了不同信号的有效高度(reflector height,RH),发现不同频率信号的RH反演值间存在差距;将该差距与波长进行对比分析,发现该差距与信号波长存在显著的线性关系(相关系数>95%)。该偏差量级在分米级,表现出了明显的频间偏差系统特性。针对发现的频间偏差及其相关特性,本文提出了相关的误差改正方法,结果表明:顾及频间偏差的改正结果比未顾及频间偏差的反演结果的均方根误差高1.5~12 cm。同时,改正后的融合反演值的精度较未改正的独立信号的反演值提高了30%~80%;精度的提高得益于多模多频信号提供的大量冗余数据以及对各类误差(包括系统误差、粗差和随机误差)的正确处理。

基于GPS水汽反演和GPS-IR技术的降水分析及降水判定研究

利用GPS水汽反演技术和GPS-IR技术进行降水分析及降水判定研究。首先,考虑到降水发生前后大气水汽含量、地面反射特性、GPS对流层延迟、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)振幅(A)会发生变化,分析GPS-PWV和SNR-A与降水的相关性,并联合两者进行降水判定。结果表明,降水量与GPS-PWV正相关,与SNR-A负相关;加入SNR-A数据可提高降水判定的预报率和正确率。基于SNR-A序列的波谷和GPS-PWV序列的波峰进行降水判定,判定降水的预报率约为70%~82%,正确率约为50%~60%。