【摘要】：海平面變化直接影響全球天氣及長期氣候的演變,是環(huán)境科學(xué)關(guān)注的重要問題之一。與此同時(shí),海平面變化也是地球動(dòng)力學(xué)、動(dòng)態(tài)大地測量及海洋測繪研究的重要內(nèi)容,它關(guān)系到全球高程基準(zhǔn)的統(tǒng)一,也是現(xiàn)代空間大地測量技術(shù)的重要研究內(nèi)容。隨著GNSS(Global Navigation Satellite System)研究與應(yīng)用的不斷深入,基于多路徑效應(yīng)的GNSS-MR(Global Navigation Satellite System Multipath Reflectometry)反演技術(shù)用于地表環(huán)境監(jiān)測(植被、土壤濕度、雪深、海平面、火山等)已成為一種新興的遙感手段。本文從GPS多路徑和信噪比的關(guān)系著手,研究了GPS-MR技術(shù)監(jiān)測水面變化的理論和方法,并基于GPS-MR技術(shù)獲取了區(qū)域平均海面,驗(yàn)證了GPS信噪比監(jiān)測海平面變化的可行性。論文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.探究了GPS多路徑產(chǎn)生的原因、時(shí)空特性以及對GPS天線設(shè)計(jì)的影響,并對GPS反射信號的極化方式、反射面的反射系數(shù)等進(jìn)行了研究。給出了GPS信噪比的概念,分析了信噪比序列的特征及影響因素。在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了GPS多路徑效應(yīng)和信噪比的關(guān)系,并指出低高度角下信噪比SNR(Signal-to-Noise Ratio)受多路徑影響嚴(yán)重,GPS多路徑效應(yīng)會(huì)直接影響GPS信噪比的變化,因此通過SNR的頻譜分析可獲取引起GPS多路徑反射的地表環(huán)境參數(shù)。2.研究了基于信噪比觀測值的GPS-MR技術(shù)進(jìn)行水位探測的函數(shù)模型,并對信噪比殘差序列的提取方法、有效衛(wèi)星弧段的選取進(jìn)行了討論,提出了判斷LSP(Lomb-Scargle periodogram)頻譜分析得到的垂直反射距離是否有效的標(biāo)準(zhǔn),通過菲涅爾反射區(qū)的理論分析了GNSS測站反演潮位變化的范圍。通過算例,利用GPS-MR技術(shù)對湖面、有潮汐日變化的海面分別進(jìn)行了水位變化的反演,驗(yàn)證了GPS-MR技術(shù)應(yīng)用于水位變化監(jiān)測的有效性,還分析了GPS-MR技術(shù)用于湖面和海面反演精度不同的原因。證明了岸基CORS(Continuously Operating Reference Stations)站在一定程度上可作為驗(yàn)潮站的補(bǔ)充。3.介紹了海洋潮汐和區(qū)域平均海水面獲取的基本理論,給出了GPS-MR技術(shù)獲取區(qū)域平均海水面的方法。通過算例分析,驗(yàn)證了GPS-MR技術(shù)在獲取區(qū)域平均海水面時(shí)有著較高的精度,發(fā)揮了岸基CORS站在海平面變化監(jiān)測中的應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:Sea level change directly affects the evolution of global weather and long-term climate, which is one of the important issues of environmental science. At the same time, sea level change is also an important part of geodynamics, dynamic geodetic surveying and marine surveying and mapping research. It is related to the unification of the global elevation datum and the importance of modern SPATIAL GEODETIC technology. With the continuous research and application of GNSS (Global Navigation Satellite System), GNSS-MR (Global Navigation Satellite System Multipath Reflectometry) inversion technology based on multipath effect (Global Navigation Satellite System) is used for surface environmental monitoring (vegetation, soil moisture, snow depth, sea level, volcano, etc.) and has become a new remote sensing hand. From the relationship between GPS multipath and signal-to-noise ratio, this paper studies the theory and method of monitoring water surface change by GPS-MR technology, and obtains the regional average sea surface based on GPS-MR technology, and verifies the feasibility of monitoring sea level change by GPS signal-to-noise ratio. The main contents and innovation points of this paper are as follows: 1. the reasons of GPS multipath generation are explored. The space-time characteristics and the influence on the design of the GPS antenna are studied. The polarization mode of the GPS reflection signal and the reflection coefficient of the reflector are studied. The concept of the GPS signal to noise ratio is given. The characteristics and the influence factors of the signal to noise ratio sequence are analyzed. On this basis, the relationship between the GPS multiplex diameter effect and the signal to noise ratio is analyzed in detail, and the low altitude angle is pointed out. The lower signal-to-noise ratio (SNR) (Signal-to-Noise Ratio) is seriously affected by multipath, and the multipath effect of GPS will directly affect the change of the signal to noise ratio of GPS. Therefore, the surface environment parameter.2. that causes GPS multipath reflection can be obtained through the spectrum analysis of SNR, and the function model of the water level detection based on the signal to noise ratio observational value GPS-MR technology is studied and the signal to noise is used. The extraction method of the residual sequence and the selection of the effective satellite arc are discussed. The standard of determining the validity of the vertical reflection distance from the LSP (Lomb-Scargle periodogram) spectrum analysis is proposed. Through the theory of the Finel reflection area, the range of the inversion of the tidal level is analyzed by the GNSS station. By an example, the GPS-MR technique is used for the lake surface. The water level of the tidal diurnal variation is retrieved respectively. The validity of the GPS-MR technology applied to the monitoring of the water level change is verified. The reasons for the different inversion accuracy of the GPS-MR technology are also analyzed. It is proved that the shore based CORS (Continuously Operating Reference Stations) station can be used as a tide test to some extent. The supplement.3. introduces the basic theory of ocean tide and regional average sea surface water surface acquisition, and gives the method of obtaining the average sea surface of the region by GPS-MR technology. Through an example analysis, it is proved that the GPS-MR technology has high precision in obtaining the average sea surface surface of the region and exerts the application value of the shore base CORS station in the sea level change monitoring.
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P228.4;P229

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本文編號：2161017