PPK技术在海洋倾倒区潮位测量中的方法研究

在分析传统潮位测量和RTK潮位测量缺陷的基础上,基于PPK技术开展海洋倾倒区潮位测量方法研究。系统介绍了PPK技术原理及PPK潮位测量体系,对数据进行后处理,利用姿态参数修正天线高,采用小波分析、拟合平滑的方法滤除波浪,提取大地高潮位信息,并基于EGM2008重力场模型结合水准控制点进行基准转换,得到85基准下的PPK潮位数据。试验结果表明,PPK潮位精度与验潮站潮位基本一致,可靠性高,能够广泛应用于海洋倾倒区潮位测量中。

利用GNSS反射信号监测海面高度变化——基于法国BRST站2019~2021年数据

GNSS反射测量(GNSS-R)技术凭借其数据来源广泛、低成本、高时空分辨率等优势,在地表与海洋环境监测等方面展现巨大潜力,已成为海面高度(SSH)反演的重要技术途径。现有研究大多聚焦于3~6个月内的短期GPS潮位反演,难以反映海面高度的季节性变化及年际特征,且在动态海面改正时仅考虑了垂向速度的影响,忽视了海面波动的垂向加速度,导致低潮位与高潮位的反演精度较差。基于此,以法国某一岸基跟踪站——BRST站为例,利用其连续3年的BDS/GPS/GLONASS/Galileo四系统反射信号,通过Lomb-Scargle谱分析和二阶动态潮位改正模型,采取稳健回归策略反演海面高度,并将最终结果与验潮站观测值进行对比,分析潮位变化趋势。结果表明:GNSS-R技术反演结果与验潮站观测值具有较好的一致性,反演精度有逐年提升的趋势,均方根误差(RMSE)为7.57 cm,相关系数为0.935;海面高度的季节性变化特征明显,秋、冬季平均海面高度偏高,夏季平均海面高度偏低,且海面高度的季节性变化与温度的季节性变化存在着相反的趋势;M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1、Q1、M4等9个分潮的振幅差为0.06~6.76 cm,其平均绝对误差(MAE)为1.60 cm,迟角差为0.03°~6.96°,其平均绝对误差为2.45°,在频域上进一步验证了GNSS-R技术监测海面高度变化的可靠性。

基于多元逐步回归及实时修正的长江南京站高潮位预报

南京潮水位站是长江进入江苏的“第一站”,提高潮位预报精度对于南京市防洪减灾具有重要意义。利用南京潮水位站2010~2020年高潮位超过8.50 m年份的实测资料,采用多元回归分析建立南京潮水位站高潮位预报模型。为消除多重共线性的影响,采用逐步回归对变量进行筛选,并对预报模型进行实时修正以提高预报精度。结果表明:根据GB/T 22482-2008《水文情报预报规范》,该模型预报精度可达甲等。该预报方法简单、实用,对于提高受潮汐影响站点的潮位预报精度具有一定的参考价值。

考虑潮位校正的乐清湾潮滩面积近30年变化遥感研究

潮滩是滨海湿地的重要组成部分,监测其演变对于蓝碳增汇具有重要意义。卫星遥感是目前应用最广泛的潮滩监测手段之一,但受潮位影响,遥感提取的潮滩面积往往被低估。本文利用2016—2021年Sentinel-2卫星影像提取乐清湾潮滩瞬时面积,建立了潮滩面积与潮位的定量关系模型,从而实现潮滩面积的潮位校正。在此基础上,将建立的校正模型应用于Landsat卫星影像,获取了1988—2020年期间7个时期的乐清湾潮滩面积,并分析了乐清湾潮滩面积近30年的变化及主要驱动因素。结果表明,乐清湾潮滩面积在1988—1994年期间显著增加,在1994—2010年期间急剧减少,在2010—2015年期间少量增长,而在2015—2020年期间再次减少。人类活动对潮滩的开发利用是乐清湾潮滩面积变化的主要驱动因素。

感潮河段上游流量对潮位预报的影响

以长江口天生港站、徐六泾站、杨林站为例,基于大量样本建立了各站日均增水与大通流量增量之间的关系,并利用所得关系式,根据上游流量的大小,对潮汐预报模型计算的过去若干年的潮位进行校正.经过校正,3站日均潮位预报误差的绝对值≤20 cm的合格率分别由77.3%提高到92.1%,76.3%提高到88.7%,83.8%提高到89.2%.该方法也适用于其他感潮河段潮位的预报.

余水位的内插及其对潮高模型的精化

研究并总结出符合余水位特点的两站余水位内插方法,并以此在实验海区建立了余水位场,从而利用所得余水位场实现了对由潮汐场所得的潮高模型的订正,再现了实验海区内的瞬时海面,该方法可为海洋大地测量和海道测量提供精确的垂直基准。通过实验,在中国东南沿海海区,监控站间距离在300km以内时,恢复的瞬时海面的中误差可在4 cm以内。

基于余水位订正的海洋潮位推算关键技术研究

从分潮数目选择、调和常数稳定性优化两个关键环节入手,选择11个主要分潮用于潮位推算,并利用邻近长期站对中短期验潮站调和常数做差比订正,显著提高了中短期验潮站的潮位推算精度。

设计潮位计算中若干问题探讨

针对感潮河段潮位序列的不一致现象,提出了一种通过提取序列趋势项进行资料一致性修正的方法。针对低潮位系列容易呈“负偏态”分布的事实,介绍了负偏态潮位系列的频率计算方法,提出了一种融入更多潮位过程特征信息的设计潮位过程推求方法,以长江口天生港、徐六泾、外高桥潮位站为例,采用上述方法计算了典型站的设计潮位和设计潮位过程。研究表明,所提出的方法概念清楚、计算简便、适用性强,对类似潮汐河口设计潮位和设计潮位过程计算具有参考意义。

长江河口段潮位预报及实时校正模型

针对长江河口段潮位周期性变化规律,采用调和分析法建立了潮汐预报模型,根据对分析期若干年潮位推算揭示了误差与上游径流间关系,并建立了以上游大通水文站实测流量为输入的实时校正模型。潮汐预报模型与实时校正模型相结合,既可提前预知长江河口段的水情,又能根据动态掌握的大通流量信息对前期预报结果实时校正以提高预报精度,对类似河段的潮位预报具有参考价值。

精密多波束测量中GPS高程误差的综合修正法

在精密多波束测量中,GPSRTK/PPK高程在提供瞬时垂直基准方面起着重要的作用。为获取高质量的换能器瞬时垂直基准,需对GPSRTK/PPK高程进行质量控制。为此,提出一种综合的质量控制方法,即利用Heave短时修正法、潮位联合吃水和Heave的长时间综合修正法,该法以融合后的记录来代替GPS高程中的异常记录,有效地消除了异常GPSRTK/PPK高程的影响,提高了多波束在垂直方向的最终成果精度。实践验证了该方法的正确性。

测船处瞬时潮位的GPS精密确定

利用GPS载波相位差分测量技术,借助时间偏差改正、姿态改正、高程转换、信号处理和吃水改正,获得了测船处精密在航潮位。该方法已在几个GPS在航潮位测量实验中得到了验证,并取得了理想的结果。

感潮河段水位预报方法浅析

针对感潮河段水情复杂、水位预报困难,分析评价了国内外感潮河段水位预报基本方法及研究进展,并概述了感潮河段水位预报实时修正方法,提出了一种简单实用有效的预报方法供参考。

海道测量水位改正通用模式研究

为满足海道测量作业发展实际需求,进行了海道测量水位改正通用模式研究。在单波束测深逐点逐时分区改正基础上提出了适于单、多波束测深的海量数据虚拟单验潮站改正模式,基于时差法、最小二乘拟合法数学模型以及海洋潮汐数值预报模型,研制了适于沿岸、近海水深测量的水位改正软件。

《海道测量规范》中水位控制部分修订的要点

以质量控制为主线开展了《海道测量规范》水位控制部分的修订工作,简要阐述了拟修订要点:(1)对水位改正方法,遵循开放性与要求的针对性原则;(2)基准面采用传递确定技术,平均海面与深度基准面分别以10cm与15cm作为95%置信度的精度指标;(3)技术文档实现全过程控制,充分体现质量控制的要求。最后,对规范部分条目设置问题与需开展的相关工作提出了建议。

基于余水位精化潮高模型的水位生成研究

研究了基于余水位精化潮高模型的水位生成方法。所提方法首先构建网格潮汐场模型,其次采用余水位提高内插模型精度。通过网格搜索策略实现了水深点所属网格的快速定位及水位生成,探索了该模型在水位改正及预报中的应用。实验表明:所提方法既可应用于水位改正又可用于水位预报,且较现有方法在精度上有所提高。

远距离GNSS潮位测量精度的影响因素研究

为实现远岸潮位精确监测,从天线类型、浮标姿态改正、数据处理模式等影响因素进行了远距离GNSS浮标潮位测量精度的分析研究。结果表明:相比于非扼流圈天线,采用扼流圈天线可有效提高GNSS浮标数据观测质量,获得较高精度的定位结果;姿态改正对浮标天线高误差达厘米级,潮位提取中可通过低通滤波器有效消除;远距离潮位测量(基线大于300 km)中PPP潮位精度整体优于PPK潮位;GNSS潮位测量精度受海况影响严重,四级海况以内,潮位测量精度优于10 cm,可以满足远距离潮位观测精度的要求。

鲁07井水位对固体潮滞后的处理

本文给出了一种计算考虑滞后影响的井水位固体潮系数的新方法。导出了计算固体潮系数和滞后时间的公式,给出了考虑滞后影响的井水位固体潮校正公式。以鲁07井为例,用该法求出其井水位固体潮系数为16.5mm/10^(-8),水位对固体潮响应的滞后时间为0.48小时。与以前的回归分析方法相比,校正后的水位中误差明显减小,校正效果比较好。

GPS在航潮位测量中的关键技术研究

在传统潮位测量方法缺陷分析的基础上,提出了在航潮位测量思想。为了获得高精度的在航潮位测量成果,对利用GPS RTK/PPK技术进行潮位测量和数据处理中的关键问题进行了深入的讨论。这些关键问题主要有姿态改正、GPS高程质量控制、垂直基准转换、基于信号的在航潮位提取。在姿态改正中,详细的给出了姿态改正的计算模型;对于GPS RTK/PPK高程数据存在的异常的问题,给出了Kalman滤波以及Heave修正的方法;为使GPS在航潮位研究实用化,对验潮中垂直基准的转换问题进行了深入的研究和讨论,最后给出了无缝垂直基准的概念和转换思想;利用信号处理理论,基于Butterworth滤波器,提取出了潮位,并将GPS潮位与潮位站潮位进行了比较,获得了理想的结果。

基于卫星测高数据自身的潮汐校正及区域海平面变化分析

针对目前研究中将利用卫星测高数据研究潮汐现象和海平面变化割离开来的问题,该文将两者结合进行探讨。利用T/P和Jason-1两颗测高卫星的长时间数据,通过调和分析方法从测高数据分离潮汐信息,与验潮站数据对比表明调和分析方法可有效分离测高数据中的潮汐信息。利用经验正交分解方法对去除潮汐信息后的海面高数据进行分析,结果表明:长江口及外围海域海平面变化在空间分布表现为同时段的波动变化呈现由近海到深海处相反的两种趋势,并且显示出与纬度有关的南北渐变过程;在时间尺度上存在着年周期和2个月周期的两个稳定周期振荡信号。

基于姿态校正的RTK潮位在琼州海峡地形测量中的应用

潮位改正是多波束地形勘测中的重要环节。琼州海峡跨海工程中分别利用验潮潮位和RTK潮位进行潮位改正，对比结果发现初始RTK潮位改正后的数据存在较大偏差，最大可达1．5m。通过对RTK测量潮位进行姿态校正后，其结果与验潮潮住的偏差减小，可以控制在0．3m以内。5-6月的琼州海峡正是西南季风爆发时间，海峡海流的流向具有复杂性，涨落潮都伴随着较大的风浪，RTK潮位测量忽略风浪带来的影响是出现较大误差的重要原因。