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。

基于GPS信噪比数据观测海平面变化研究

近年来,GPS-R技术已发展成为一项监测地球环境变化的新技术。首先推导了GPS-R技术观测海平面变化的原理公式,接着描述了利用GPS信噪比(SNR)数据反演水位变化的处理流程,最后利用IGS站SC02的数据,基于自主研发的数据分析软件,反演了该站长达14年的海平面变化时间序列。通过与该站附近的验潮站数据进行对比,两者表现出很好的一致性,相关系数高达0. 96,两者较差的RMS为8cm。研究结果进一步验证了基于GPS信噪比数据监测海平面变化的可行性和可靠性。

ESO 113-G010的一对准周期振荡信号

2005年11月XMM-Newton望远镜对窄线赛弗特星系ESO 113-G010进行了长达100 ks的观测.采用Lomb-Scargle周期图(LSP)法和加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform,WWZ)两种方法对数据进行分析,发现存在着~2.2411和~4.09 h准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation,QPO),其置信度分别为7.3σ和4.8σ.这两个QPO信号的周期具有大约1:2(1:1.83)的关系.在该源的其他的观测中并没有发现QPO信号,表明这是一种暂现现象.ESO 113-G010中心黑洞的质量MBH和其QPO频率fQPO满足已知的从恒星级黑洞到超大质量黑洞的质量与QPO频率之间的对数线性关系.该源的能谱分析显示在1 keV以下有软X射线超的现象.

太阳活动的甚长周期性变化

近期Solanki等利用树木年轮中14C含量变化的测算资料,重建了过去10000多年间采样间隔为10a的太阳黑子数序列,Usoskin等则利用地磁变化资料重建了过去近7000年间采样间隔也为10a的太阳黑子数序列.本文采用Lomb-Scargle谱分析方法研究了这两个序列,得到了太阳活动的百年至千年时间尺度的周期和准周期,它们大约为225,352,441,522和561a以及近1000a和略大于2000a的准周期.同时采用小波变换方法对它们的进一步分析表明,这些长和甚长的准周期性分量均具有较明显的时变特征,即它们的周期长度和波动的幅度是随着时间的推移发生变化的,并在某些时段出现较大的波动,显示了太阳活动长期变化的复杂性.

自适应测站高的GNSS-R潮位监测研究

针对已有的GNSS-R反演潮位过程中由测站与潮位基准面高度的不确定性带来的误差,该文提出了一种自适应测站高优化方法。该方法通过更新Lomb-Scargle谱分析噪声频率的阈值,可有效剔除噪声主频,从而提高GNSS-R反演潮位的精度。基于30 s采样间隔的GNSS的L2波段数据进行潮位反演的实验表明,该文提出的方法有效提高了GNSS-R反演潮位的精度。与传统反演方法相比,反演潮位与验潮站观测潮位之间的均方根误差降低了28.3%,相关系数提升了12.3%。同时,该文还证实了所提出方法求解出的自验潮站基准面起算的测站高度,可进一步应用于无验潮站或验潮站数据中断情况下的GNSS潮位反演。

GLONASS卫星SNR信号的雪深探测

利用GNSS-MR(Global Navigation Satellite System Multipath Reflectometry)技术反演积雪深度是近年来一种新兴的卫星遥感技术。目前大多数研究仅使用GPS(Global Position System)数据限制了该技术的发展,为了扩展GNSS-MR算法的应用,介绍了基于GNSS-MR算法的雪深反演模型。首先,通过多项式拟合分解GLONASS观测数据获取高精度的信噪比残差序列;然后,利用Lomb-Scargle谱分析法对其进行频谱分析可解算雪深值。选取IGS中心的YEL2站2015年11月到2016年6月共243天的GLONASS卫星L1波段反射信号的SNR数据进行实例分析,并以美国国家气象数据中心提供的加拿大Y-H (Yellowknife Henderson)气象站的实测雪深数据为真值,将反演雪深与实测雪深进行对比验证。所得实验结果如下:(1)与GPS卫星的反演值相比,基于GLONASS-MR(GLONASS Multipath Reflectometry)技术反演积雪深度的精度同样能达到厘米级,RMSE仅3.3 cm,反演值与实测值的空间分布趋势一致且相关性较强,其相关系数R2高达0.969;(2)不同的积雪深度对信噪比的振幅频率与垂直反射距离具有直接影响;(3)对同一卫星而言,信噪比的频谱振幅强度峰值与其对应的反演值存在线性相关;(4)在相同条件下,采用多颗GLONASS卫星数据比单颗GLONASS卫星数据反演雪深的效果明显更优。基于反演的高时间分辨率产品,分析该地区雪深日变化的情况,实验结果表明基于陆基CORS站的GLONASS-MR技术在用于实时、连续的雪深变化监测方面具有良好的潜力和可行性。