多卫星组合的GPS-MR土壤湿度反演

单天中卫星低高度角状态持续时间较短,导致基于单颗GPS卫星多路径信噪比SNR的土壤湿度反演时间分辨率较低。为保证土壤湿度反演结果的可靠性和准确性,同时改善土壤湿度反演的时间分辨率,顾及信噪比有效高度角区间,提出一种基于多GPS卫星组合的GPS-MR高时间分辨率土壤湿度反演方法。实验结果表明,多卫星延迟相位组合能较好地表征土壤湿度变化趋势,二者相关系数优于0.92;土壤湿度反演时间分辨率由1d提升为2h。

GPS-MR海平面高度反演的多因素影响分析

为了探究GPS卫星频段、高度角范围、海平面风速和潮位差等因素对GPS-MR海平面高度反演的影响,利用美国大陆板块边界观测计划(PBO)的GPS观测数据进行实验,并与美国海洋和大气局(NOAA)提供的验潮站数据进行验证。结果表明,对于该GPS测站,选择5°~15°的高度角区间、信噪比较高的L1频段时反演精度最优,均方误差为0.14 m,相关系数为0.96;合适的高度角区间(5°~10°)能有效增加反演个数,且该方法受风速和潮位差影响较小。因而,GPS-MR海平面高度反演方法可以作为海平面高度监测的有效补充。

利用GPS的SNR观测值进行雪深监测研究

在分析多路径与信噪比关系的基础上,给出基于SNR观测值的GPS-MR技术探测雪深的基本原理。利用板块监测PBO网P360站2013年174d^2014年151d的GPS实测数据进行算例分析,其结果与实测雪深数据吻合较好,相关系数大于0.97。

基于潮汐调和分析的全球定位系统-多路径反射测量技术潮位预报

基于全球定位系统的多路径反射(GPS-MR)测量技术的潮位监测已经成为验潮站监测的有效补充,但较少学者利用GPS-MR反演潮位进行潮汐调和分析和预报。为了验证GPS-MR潮位预报的可能性,利用美国大陆板块边缘观测组织(PBO)提供的GPS信噪比数据进行潮位反演,将该反演结果重采样为等间隔潮位序列,利用该潮位序列计算各分潮的调和常数,并进行潮汐预报。通过与美国海洋与大气局(NOAA)提供的实测验潮数据进行对比,结果表明:GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位具有一致性,相关系数为0.94,均方根误差为0.16 m;经样条函数拟合后的1 h GPS-MR潮位序列预测结果同采用验潮站潮位进行预测结果精度相当,同验潮站实测潮位的均方根误差为0.14 m,相关系数为0.97。可见,利用GPS-MR技术进行潮位监测和预报是可行的。

Ground-based GPS Used in the Snow Depth Survey of Greenland

Snow cover is one of the important components of land cover,and it is necessary to accurately monitor the depth and coverage of snow cover.Using the GPS signal receiver data and the basic principle of snow depth detection based on GPS-MR technology,the snow depth of the three sites on the Greenland PBO network GLS1,GLS2,and GLS3 from 2012 to 2018 was obtained.The inversion snow depth is affected by site drift,which is a quite difference from the measured snow depth.Combined with the stable reference point,the velocity field distribution of Greenland Island and the U-direction component change value of the station can be obtained through GAMIT calculation.By analyzing the glacial flow and U-direction component,the influence of the site drift on the snow depth was deducted,and finally compared the corrected inversion snow depth and measured snow depth found that the two were better than before the correction,the results were significantly improved,and the consistency was good.The analysis of the experimental results showed that in extremely cold areas such as Greenland Island,affected by glaciers,the continuous,real-time,high-time resolution snow depth around the measured station obtained by ground-based GPS tracking stations has a large gap with the measured snow depth value,and the gap will gradually increase with time.By deducting the impact of glacier drift,the trend of the two is the same and the consistency is good.The correctness and feasibility of the application of ground-based GPS snow cover theory in the polar area further expand the application scope and practical value of ground-based GPS in snow monitoring.

GPS-MR技术用于降雪厚度监测研究

降雪是重要的淡水资源,也是全球气候系统中重要的组成部分.目前全球雪深探测主要依靠站点稀疏的人工探测仪或低时空分辨率的遥感卫星.近几年,基于不同地表介质引起GPS多路径效应的GPS-MR技术以其全天候,自动化,时空分辨率高、无需建网等诸多优点成为雪深探测领域的一个新型探测手段,本文在国内首次开展了基于测量型接收机的GPS-MR探测雪深研究.首先详细给出了基于GPS信噪比观测值的GPS-MR技术进行雪深探测的基本原理;其次结合实测GPS观测数据和雪深测量数据,分别利用单颗和多颗GPS卫星对GPS-MR探测雪深的可行性与探测精度进行深入研究与分析.初步实验结果表明基于信噪比观测值的GPS-MR技术可用于雪深探测,与实测雪深数据相比其探测精度约为10cm左右,尤其可用于暴雪监测.GPS-MR技术不仅可充分挖掘全球密集GNSS网络用于地表环境监测(雪深探测、海平面变化、土壤湿度、植被变化、火山活动等)的潜能,而且可进一步精化GNSS多路径模型误差,以期进一步提高GNSS用于精密定位与地表环境监测的精度.

信号频率及观测环境对GPS-MR雪深反演的影响分析

针对美国地区6个GPS观测站5年(2012—2016年)的信噪比(signal to noise ratio,SNR)数据,利用GPS多径反射(GPS-multipath reflectometry,GPS-MR)方法详细分析了信号频率以及测站周围环境对雪深反演结果的影响,并与实测结果进行对比,讨论了该方法探测雪深的精度。结果表明,不同频率的SNR数据对反演精度影响不大,但会造成反演结果与真值之间存在一个系统偏差(频率L1的系统偏差约为0.1 m,频率L2C的系统偏差约为0.2 m)。地形起伏和其他物体遮挡均会影响反演精度,遮挡物较大甚至会造成反演失败。受积雪融化的影响,反演结果下降时间会较实测结果下降时间有所提前,致使两者之间的相关性降低。