【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(zhǔn)確地測量和預(yù)測土壤濕度為生態(tài)、農(nóng)業(yè)、氣候以及災(zāi)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(yīng)發(fā)展起來的GNSS-R遙感技術(shù)為土壤濕度提供了一種全新的、高效率的監(jiān)測手段。關(guān)于如何利用GNSS-R技術(shù)進(jìn)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(shù)遙感土壤濕度現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,圍繞GNSS-R技術(shù)原理和反射信號特性,對GNSS-R技術(shù)進(jìn)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(jié)了GNSS-R技術(shù)進(jìn)行土壤濕度測量的兩種技術(shù)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(xì)探討了多路徑效應(yīng)與信噪比之間的關(guān)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(shù)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(chǔ)上設(shè)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(guān)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(zhì)的變化對信噪比數(shù)據(jù)造成的影響。
【圖文】：

-R 技術(shù)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(jìn)行了闡述，介紹了系，然后重點對 GNSS-R 反射信號的特性做細(xì)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(chǔ)。概況介紹位導(dǎo)航系統(tǒng) GNSS 發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了近半個世紀(jì)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(shè)以及人們的日常生活等各個行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域中都起到越漸成為國家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成成分。

華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文的復(fù)雜定位導(dǎo)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(jìn)行反射源的特性進(jìn)行了解。本節(jié)主要針對 GPS 系統(tǒng)和北斗介紹。GPS 系統(tǒng)認(rèn)識到定位和導(dǎo)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(lǐng)域定位和導(dǎo)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(dǎo)航服務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P228.4;P237

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本文編號：2678890