【摘要】：土壤濕度也就是土壤的含水量,對整個氣候和生態(tài)環(huán)境起著非常重要的作用,是水循環(huán)中必不可少的一個重要組成成分,也是影響農(nóng)作物收成和荒漠化生態(tài)環(huán)境的重要因素之一,所以能夠準確地測量和預測土壤濕度為生態(tài)、農(nóng)業(yè)、氣候以及災害防治等都提供了重要的數(shù)據(jù)來源。近年來基于多路徑效應發(fā)展起來的GNSS-R遙感技術為土壤濕度提供了一種全新的、高效率的監(jiān)測手段。關于如何利用GNSS-R技術進行土壤濕度遙感成為目前一個熱門的研究課題。本文在綜合了國內(nèi)外GNSS-R技術遙感土壤濕度現(xiàn)狀的基礎上,圍繞GNSS-R技術原理和反射信號特性,對GNSS-R技術進行土壤濕度的遙感展開了系統(tǒng)、深入的研究,圍繞該課題,開展了以下研究內(nèi)容:(1)研究了土壤濕度的表示及傳統(tǒng)測量方法,總結了GNSS-R技術進行土壤濕度測量的兩種技術手段:基于反射信號功率遙感的雙天線模式和基于信噪比多路徑分量遙感的單天線模式。詳細探討了多路徑效應與信噪比之間的關系,并指出在低仰角情況下信噪比形成振蕩的原因。(2)研究和探討了GNSS-R技術遙感土壤濕度的探測范圍,從探測深度和探測面積的角度入手,引入Lomb Scargle算法和菲涅爾反射區(qū),合理地確定土壤濕度的檢測區(qū)域。(3)針對單天線模式研究了從信噪比觀測中提取多路徑分量特征參數(shù)的方法,在此基礎上設計和開發(fā)基于Matlab平臺的土壤濕度反演程序包SNR_SM。(4)研究了一次降雨事件的實驗數(shù)據(jù),分析了四顆衛(wèi)星的信噪比多路徑特征參數(shù)的變化,實驗發(fā)現(xiàn)四顆衛(wèi)星的多路徑特征參數(shù)變化規(guī)律一致,隨著土壤濕度增加,延時相位增大,頻率和探測深度變小,幅度增大,驗證了通過特征參數(shù)反演土壤濕度的可行性。(5)針對17號衛(wèi)星31天的實測數(shù)據(jù),分別從信噪比SNR多路徑分量的延時相位、探測深度以及幅度的角度建立土壤濕度反演模型。通過與實測土壤濕度數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),延時相位與土壤濕度存在較好的線性關系,而探測深度和幅度的指數(shù)模型擬合相比線性擬合效果稍好。(6)分別用積雪天氣前后,夏季和冬季,操場中心和操場周邊三組測量數(shù)據(jù)分析積雪厚度、季節(jié)的變化以及土壤介質的變化對信噪比數(shù)據(jù)造成的影響。
【圖文】：

-R 技術主要是利用衛(wèi)星的反射信號來遙感地表的物理參數(shù)射信號的特性有一定的了解。本章首先對 GNSS 的概況對 GPS 系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)的信號特征進行了闡述，介紹了系，然后重點對 GNSS-R 反射信號的特性做細致的說明，波的反射，信號的極化特性以及反射系數(shù)四部分來介紹，研究奠定基礎。概況介紹位導航系統(tǒng) GNSS 發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了近半個世紀的時具有全天候、精度高和分布范圍廣等眾多特點，已經(jīng)在國設以及人們的日常生活等各個行業(yè)和應用領域中都起到越漸成為國家空間信息基礎設施的重要組成成分。

華東師范大學碩士學位論文的復雜定位導航系統(tǒng)。因為不同的系統(tǒng)之間信號會號頻段、衛(wèi)星位置等都會稍有差別，，所以在進行反射源的特性進行了解。本節(jié)主要針對 GPS 系統(tǒng)和北斗介紹。GPS 系統(tǒng)認識到定位和導航的重要，率先研發(fā)基于多普勒頻移S），后來為了滿足軍用和民用領域定位和導航的需求出了研究、創(chuàng)建新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS，經(jīng)歷了提供定位和導航服務。
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P228.4;P237

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 徐曉悅;鄭南山;譚興龍;;GPS-R技術輔助的土壤水含量變化監(jiān)測[J];測繪科學技術學報;2015年05期

2 戴凱陽;張雙成;張勤;南陽;趙迎輝;;GPS信噪比用于雪深監(jiān)測研究[J];測繪科學;2015年12期

3 萬瑋;李黃;洪陽;陳秀萬;彭學峰;;GNSS-R遙感觀測模式及陸面應用[J];遙感學報;2015年06期

4 彭學峰;陳秀萬;萬瑋;肖漢;張鑫龍;;一種基于查找表的GNSS-R土壤含水量估算方法[J];北京大學學報(自然科學版);2015年05期

5 宋樂;曾志;張千千;華一飛;夏俊晨;;GPS載波相位的多路徑效應空間相關性分析[J];科技創(chuàng)新導報;2015年11期

6 敖敏思;朱建軍;胡友健;曾云;劉亞東;;利用SNR觀測值進行GPS土壤濕度監(jiān)測[J];武漢大學學報(信息科學版);2015年01期

7 李黃;夏青;尹聰;萬瑋;;我國GNSS-R遙感技術的研究現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢[J];雷達學報;2013年04期

8 謝紅彪;王斌;李文靜;汪瀟;楊文舉;吳鳳嬌;;田間土壤濕度的測定方法以及比較[J];科技信息;2013年18期

9 張勇;符養(yǎng);李燁;白偉華;張訓械;;一種新型星載GNSS-R系統(tǒng)的地面驗證實驗[J];海洋測繪;2013年01期

10 吳學睿;李穎;;GNSS-R陸面遙感中反射信號的極化特性研究[J];地球科學進展;2012年08期

相關博士學位論文 前2條

1 葉險峰;基于GNSS信噪比數(shù)據(jù)的測站環(huán)境誤差處理方法及其應用研究[D];中國地質大學;2016年

2 白偉華;GNSS-R海洋遙感技術研究[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2008年

相關碩士學位論文 前6條

1 南陽;GPS信噪比用于潮位變化監(jiān)測研究[D];長安大學;2017年

2 張陽;基于北斗衛(wèi)星反射信號的海面高度測量方法研究[D];北京化工大學;2015年

3 董雪園;土壤含水量的GPS-R遙感反演模型研究[D];中國礦業(yè)大學;2014年

4 馬小東;GNSS-R反射信號特征分析及仿真[D];北京化工大學;2013年

5 吳紅甲;GNSS反射信號接收與處理方法研究[D];北京化工大學;2010年

6 成偉;GPS精密定位誤差及其相位多路徑誤差分析研究[D];長安大學;2003年

本文編號：2678890