利用多系统GNSS干涉反射测量估计长江巴东水位变化

水位信息是研究水循环、气候和生态环境变化的重要参数,近实时、高精度地监测其变化具有重要的意义.传统水位计测量成本高、范围小,且是相对水位测量.全球导航卫星系统干涉反射测量(GNSS-IR)利用岸边架设的GNSS接收机所获取的信噪比(SNR)数据估计水位变化,为水位测量提供了一种新的监测方法,具有全天候、高精度和近实时等优点.本文利用长江上游巴东多系统GNSS观测站采集30 d的GPS、BDS以及GLONASS系统SNR数据,反演了水位变化,并和水位站进行比对,结果表明GNSS-IR获得厘米级的水位反演精度,RMSE最低为6.43 cm.GPS和GLONASS系统L1频段以及BDS系统B1频段估计结果较好,GLONASS系统L2频段的反演精度低于其他频段.联合不同GNSS系统估计水位变化,提高了GNSS-IR反演水位的时间分辨率.

可测量任意反射面运动速度的全光纤激光位移干涉测试技术

冲击加载下的自由面速度或加窗界面粒子速度剖面测量是研究材料物态方程、本构关系、表面微质量喷射特性、材料动态损伤与破坏以及相变等问题的基本手段。目前采用的主要诊断工具是“可测量任意反射面的速度干涉仪”（VISAR，Velocity interferometer system for any reflector）。但传统VISAR体积大、成本昂贵、调试复杂，并且在测量高速（上千米每秒）时经常出现条纹丢失现象，因此这些不足限制了它在一些试验中的应用。

星载雷达干涉测量中角反射器的设计和安装

介绍利用基于欧空局ENVISAT ASAR卫星观测数据的雷达差分干涉测量(D-InSAR)和永久散射体干涉数据处理技术(PS)进行地面沉降活动监测时,如何简便地进行角反射器的设计和安装,来增强卫星反射信号的强度和获得较稳定的永久散射体,以便获得长时序、高相干性的卫星数据,从而实现对地面有效监测的目的。着重从角反射器的设计和安装原理、技术思路、作业步骤和过程、数据效果等方面阐述如何在星载雷达干涉测量技术中设计角反射器。为研究有关角反射器的设计提供一种思路。

全光纤VISAR在动高压中的测量技术探索

介绍了全光纤任意反射面速度干涉仪 (F VISAR)的原理 ,并在动高压条件下进行了初步应用。结果表明 ,在Hopkinson杆实验中冲击速度较低 ,全光纤VISAR系统工作性能很好 ;在一级轻气炮实验中冲击速度较高 ,尚存在一些技术问题 ,并对此进行了分析与讨论。

GPS L2P(Y)信号在GNSS-IR技术中的特殊误差源及改正方法

全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术只基于传统测量型接收机便可完成对站点周围环境的遥感,具有成本低、自动化程度高、全天候、连续监测、框架固定等优势。然而,其中的全球定位系统(global positioning system,GPS)L2P信号表现出一类特殊的GNSS-IR误差,在对信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)的频谱分析中存在“双峰”现象,从而导致GNSS-IR反演误差。目前,对于该误差源的成因认识不清晰,也没有相应的改正策略,使得GPS L2P信号应用受限。因此,对GPS L2P信号“双峰”误差的成因进行分析,并提出了对应的改正策略。首先,选择位于海洋或水库边的4个站点,利用不同的跟踪方式捕获了站点的L2P信号;然后,根据不同L2P跟踪方式的SNR数据的频谱表现,分析了不同跟踪方式下的“双峰”误差对水位/潮位反演结果的影响;最后,提出了一种“双峰”误差改正策略并进行了相应的误差改正实验。结果表明,所提误差改正策略可以较好地改正L2P“双峰”误差,增加GPS L2P信号的GNSS-IR水位/潮位反演可用性。

PS技术及其在地表形变监测中的应用现状与发展

合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)为地表形变监测提供了极具应用潜力的手段,具有大面积、高空间分辨率、全天候及成本低的优点。但由于大气条件变化、地表覆被等时间空间去相干的影响,其精度和普适性受到极大限制。近几年发展的永久散射体(PS)技术在传统差分干涉测量(D InSAR)中引入时间维,分析长时间内保持稳定的像元集相位变化,获得毫米级的地表形变测量精度,同时有效地解决了时间空间去相关和大气非均质性影响的问题,目前在滑坡、地面沉降和地质灾害监测等领域得到了广泛的应用。PS技术具有高精度、高时间分辨率、能极大提高影像利用率的优点;但只适用较小区域、需要大量影像、且不适于分析快速突变的地表形变。为克服PS应用中的问题,近年来出现了三角反射体技术、多平台PS技术及相关性像元分析(CPT)技术,使PS技术应用具有更广泛的适应性。

利用InSAR技术获取三峡地区的数字高程模型

利用先进的合成孔径雷达干涉测量 (InSAR)技术 ,使用 38幅 1992～ 2 0 0 0年间三峡地区的ERS卫星SAR图像 ,并利用USGS的低精度DEM ,得到了该地区的DEM ,与GPS高程结果对比的差值为 15～ 12 8m。干涉结果表明 ,基线小于 2 0 0m的串行数据图像对具有较好的相干性 ;基线大于 2 0 0m、在晚春和夏季观测的串行数据图像对容易出现失相关 ,而几乎所有重复轨道的SAR图像对在进行配准时都不相关。为了进一步获得三峡地区较高精度的数字高程模型 ,在该地区建立了角反射器 。

三维激光扫描仪及其测量误差影响因素分析

回顾了近年来三维激光扫描技术及其测量误差方面的研究成果,将三维激光扫描技术分为径向三维激光扫描仪、相位干涉法扫描系统和三角法扫描系统三种类型。从仪器误差、与目标物体反射面有关的误差和外界环境条件影响三个方面,分析了三维激光扫描系统误差影响。

一种土地类型标签精细化的GNSS-R土壤湿度反演方法

针对传统的星基全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system–reflectometry,GNSS-R)技术在土壤湿度反演中对土地覆盖类型信息利用不全面的问题,引入基于国际地圈生物圈计划(international geosphere biosphere programme,IGBP)分类的土地覆盖类型数据,考虑不同土地类型间的相似性和差异性,根据语义关系设计了精细化的特征标签,并将其加入BP(back propagation)神经网络中构建土壤湿度反演模型。利用该方法得到的土壤湿度与参考值的相关系数为0.85,均方根误差为0.060 cm^(3)/cm^(3),相比于已有的IGBP编号标签法,反演精度提升了7.7%。结果表明,精细化土地覆盖类型标签法可以更大程度地利用土地覆盖信息,不依赖植被、地表粗糙度等辅助数据,有效实现土壤湿度反演。

GNSS-IR潮位反演中高仰角数据质量控制方法

全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术可利用信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)数据包含的多路径信息反演潮位,但通常需限制仰角范围,导致可用数据量少以及时间分辨率不足。针对上述问题,提出一种数据质量控制方法,重构SNR残差序列获得仅受多路径影响的SNR序列,再设计并训练Transformer神经网络模型对数据进行分类,在潮位反演前筛除无效SNR数据,将高仰角数据纳入可用范围。实验表明,该方法可大幅度提升高仰角数据有效率,将反演站点的可用数据仰角范围扩展至5°~30°,从而显著提升可用数据量和潮位反演值的时间分辨率,对利用GNSS-IR技术的海啸、风暴潮实时监测等应用和长期海平面变化等海洋研究具有重要意义。

CYGNSS信号对降水的时空响应及其驱动因子分析

近年来,星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术被广泛应用于地表水文监测,但针对降水,特别是其与飓风全球导航卫星系统(cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)信号的响应机制研究仍有限。以中国广东省为研究区域,基于距平指数和相关分析方法,探究不同尺度下研究区2019—2020年逐月的CYGNSS反射率和降水的时空响应关系,综合考虑驱动因子如数字高程模型(digital elevation model,DEM)、坡度、土壤类型、土地覆盖类型和归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),并基于地理探测器分析各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力。研究发现:(1)在2019—2020年内,月平均CYGNSS反射率值和降水量均呈现明显的季节性差异,并且二者变化趋势近乎保持同步,这验证了CYGNSS信号在监测降水方面的潜力。(2)随着空间尺度的增大,CYGNSS信号和降水呈现的正相关性逐渐增强。(3)在不同空间尺度下,DEM和坡度较小(地势较平坦)的地区、土地覆盖类型为耕地的区域,以及较低到中等植被覆盖地区的CYGNSS信号和降水之间的正相关性更强。而不同尺度下土壤类型对CYGNSS信号和降水响应关系的影响存在差异。(4)各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力按大小依次排序为DEM>NDVI>坡度>土地覆盖类型>土壤类型,并且随着尺度越大,各驱动因子的影响力越强。该研究有助于对地表水文变化进行准确评估,为降水监测和水资源管理提供决策支持。

基于二氧化硅胶体晶体薄膜和反射干涉光谱的蛋白冠监测方法

生物分子与纳米材料作用形成的“蛋白冠”影响纳米材料的物理和化学性质,目前缺少有效的原位实时技术监测蛋白冠的形成过程.本研究基于二氧化硅胶体晶体薄膜和反射干涉光谱法,研究了三种代表性血液蛋白质在二氧化硅纳米粒子表面的蛋白冠形成过程,结果表明这三种蛋白具有不同的蛋白冠形成过程及参数;研究了人血清白蛋白在三种表面曲率的二氧化硅表面的蛋白冠形成过程,结果表明曲率越大时,蛋白冠形成速率越快,厚度越大.以血浆和全血样品为生物环境开展蛋白冠形成过程研究,结果表明本研究的监测方法可以直接用于血浆和全血在纳米粒子表面蛋白冠的形成过程监测,为纳米材料与生物分子的相互作用研究提供了一种简单可靠的评价技术.

测量总论

0213676利用楔形薄膜干涉测定液体的折射率[刊]/祁胜文//光电子·激光.—2002,13(1).—59～61(C)介绍一种利用上下分界面反射率不同的楔形薄膜干涉测量液体折射率的方法,并进行了实际测量,且分析了产生误差的原因。该方法具有待测量少、简便易行、精度高等优点。