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基于地基GNSS-R的夏季北极临岸地区土壤湿度反演:以阿拉斯加巴罗站为例
1
作者 孔德刚 常亮 《上海海洋大学学报》 北大核心 2026年第1期324-335,共12页
为了验证全球导航卫星系统反射(Global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术在北极临岸地区土壤湿度监测中的可靠性,采用GNSS-R技术开展了夏季阿拉斯加巴罗(Barrow)站的土壤湿度反演研究,并分别以美国能源部的ARM计... 为了验证全球导航卫星系统反射(Global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)技术在北极临岸地区土壤湿度监测中的可靠性,采用GNSS-R技术开展了夏季阿拉斯加巴罗(Barrow)站的土壤湿度反演研究,并分别以美国能源部的ARM计划和SMAP中的土壤湿度为参考值,分析了2015—2023年巴罗站土壤湿度的变化特征。结果显示,2015—2023年GNSS-R数据与SMAP和ARM土壤湿度数据在长期趋势上具有较好的一致性,年际结果间的相关性分别为0.54~0.76和0.54~0.81,均方根误差分别为0.02~0.06和0.01~0.06。在2015—2023年的6—9月,GNSS-R反演的土壤湿度在中高湿度范围(SMAP的0.4~0.6 cm3/cm3,ARM的0.20~0.35 g/g)下,与SMAP和ARM观测结果的一致性最佳。在低湿度和高湿度条件下,GNSSR反演结果虽然能够捕捉土壤湿度的上升趋势,但与SMAP和ARM存在一定的偏差,这可能与夏季降雨增加有关。本研究证实了GNSS-R技术在北极沿岸反演土壤湿度的可靠性。 展开更多
关键词 gnss-r 土壤湿度 阿拉斯加 多路径效应
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GNSS-R陆表反射率空间分异驱动因子定量分析与分区模式
2
作者 严清赟 郭紫璇 +2 位作者 潘元进 贾燕 金双根 《测绘学报》 北大核心 2026年第2期315-327,共13页
全球导航卫星系统反射测量观测参数(如地表反射率)与土壤湿度、植被、地形等多种参数间存在复杂的耦合效应,区域尺度上存在强烈的空间异质性,使宏观气候-地表分区法难以有效刻画多因素共同作用下的响应关系。本文定量分析GNSS-R地表反... 全球导航卫星系统反射测量观测参数(如地表反射率)与土壤湿度、植被、地形等多种参数间存在复杂的耦合效应,区域尺度上存在强烈的空间异质性,使宏观气候-地表分区法难以有效刻画多因素共同作用下的响应关系。本文定量分析GNSS-R地表反射率空间分异的驱动因子,并提出一种基于驱动因子解释力量化的分区模式。首先,采用地理探测器模型定量评估多种地表驱动因子(包括地形、植被、土壤及土地覆盖)对旋风全球导航卫星系统反射率空间分异的解释力(q值),结果表明地表粗糙度、地形高程和土地覆盖类型是影响反射率空间分异的3类主导因子。为考察多因子叠加效应,在耦合关系的基础上,将解释力最强的粗糙度因子分别与土壤湿度和植被含水量进行叠加,构建“粗糙度+土壤湿度”和“粗糙度+植被”两类复合分区模型,并结合线性回归方法,系统对比不同分区策略与地表参数组合下对反射率的拟合效果(以加权R2为评估指标)。研究结果表明:(1)分区叠加模式(尤其是“粗糙度+植被”组合)的模型拟合优度普遍优于单一因子分区;(2)引入表征散射机制的PN值可显著提升模型性能;(3)土地覆盖分区因样本量分布极度不均,其高加权R2得益于大样本草地区域的高精度拟合,而非全局最优;(4)模型在低海拔平坦区域表现优异,而在高海拔地形复杂区域精度受限。相较于宏观气候-地表分区法,采用驱动因子量化构建的分区模式在GNSS-R地表反射率线性回归模型中表现出更优的拟合效果。该成果为GNSS-R遥感数据在地表参数反演、环境监测及气候变化研究中的精准应用提供了重要的方法支撑,有助于推动多源遥感数据融合与地表过程耦合分析向更精细化、机理化的方向发展,对提升全球及区域尺度陆表水文、生态及气候模型的模拟精度具有积极的理论与实践意义。 展开更多
关键词 gnss-r 驱动因子 空间异质性 线性回归 分区模式
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基于FY-3E的星载GNSS-R海面高度反演模型
3
作者 张云 鹿麒 +3 位作者 张月维 秦甘尧 胡秀清 杨光林 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第10期3262-3272,共11页
海面高度(SSH)在海洋学和气象学等领域中具有重要意义。针对目前缺乏利用中国自主研发风云三号E星(FY-3E)的全球导航卫星掩星探测仪-Ⅱ型(GNOS-Ⅱ)特有的不均匀分布时延-多普勒(DDM)数据实现海面测高研究的问题,采用DDM海面高度反演技术... 海面高度(SSH)在海洋学和气象学等领域中具有重要意义。针对目前缺乏利用中国自主研发风云三号E星(FY-3E)的全球导航卫星掩星探测仪-Ⅱ型(GNOS-Ⅱ)特有的不均匀分布时延-多普勒(DDM)数据实现海面测高研究的问题,采用DDM海面高度反演技术,使用丹麦DTU18模型和海潮模型验证反演精度,综合传统物理模型和机器学习模型,分别对星载北斗导航卫星系统(BDS)和全球定位系统(GPS)反射信号的海面高度反演性能进行评估。结果显示,由于BDS B1Ⅰ信号的码片分辨率高于GPS,使用BDS的物理模型进行全球海面高度反演的最大平均绝对误差(MAE)约为3.0 m,明显优于GPS反演结果 (最大MAE约为5.0 m)。通过随机森林(RF)和卷积神经网络(CNN)模型,GPS和BDS均能实现较好的反演结果,最佳MAE均约为0.4 m。与英国TDS-1数据的反演结果相比,GPS反演精度在物理模型上提高约15%,验证了FY-3E GNOS-Ⅱ的全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)遥感数据的有效性。研究成果对于推广国产FY-3E的GNSS-R海面测高应用具有重要意义。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射信号 风云三号E星 海面高度反演 机器学习 特征选择
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简缩极化GNSS-ReSAR陆面遥感技术研究
4
作者 吴学睿 《地球科学进展》 北大核心 2025年第9期902-915,共14页
全球导航卫星系统反射测量技术是一种通过解析导航卫星反射信号实现地表参数反演的有效对地观测手段。已有研究表明,传统全球导航卫星系统反射测量技术系统主要采用单一极化配置(右旋圆极化发射与左旋圆极化接收,简称LR极化),对其他极... 全球导航卫星系统反射测量技术是一种通过解析导航卫星反射信号实现地表参数反演的有效对地观测手段。已有研究表明,传统全球导航卫星系统反射测量技术系统主要采用单一极化配置(右旋圆极化发射与左旋圆极化接收,简称LR极化),对其他极化组合的散射特性研究相对薄弱。随着技术进步,采用右旋圆极化天线接收地表反射信号的方案逐渐受到重视。同时,传统全球导航卫星系统反射测量技术的时延—多普勒图处理模式在不同观测几何条件下对散射特征的利用效率较低。在此背景下,发展能够跨几何构型有效接收地表散射信号的全球导航卫星系统合成孔径雷达(GNSS-SAR)技术成为具有潜力的研究方向。通过聚焦简缩极化全球导航卫星系统反射测量技术与合成孔径雷达融合技术的遥感探索,基于西班牙机载全球导航卫星系统反射计(GLORI)实验获取的双极化[RR(右旋圆极化发射与右旋圆极化接收)]数据开展了土壤水分反演研究,并同步利用中国天目商业卫星的双极化全球导航卫星系统反射测量技术数据进行对比验证。实验表明,RR极化反射率较LR极化低约10 dB,但基于两种极化反演的土壤水分精度具有可比性。受限于简缩极化数据获取能力,采用基于辐射传输理论构建的LAGRS模型解析简缩极化的其他散射特性。通过系统分析合成孔径雷达融合技术模式的散射机制与发展趋势,在一定程度上为新一代全球导航卫星系统反射测量技术技术演进提供了理论参考。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射测量技术 简缩极化 时延—多普勒图 合成孔径雷达
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多源星基GNSS-R地表反射率全球差异性评估及其对土壤湿度的响应
5
作者 魏浩翰 蔡玉蓝 +2 位作者 徐文洲 沈哲辉 郭沈凡 《全球定位系统》 2025年第2期79-88,共10页
星基全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)技术已经成为大范围监测地表土壤湿度的一个有效手段.旋风全球导航卫星系统(Cyclone Global Navigation Satellite System,CYGNSS)以高时空分... 星基全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)技术已经成为大范围监测地表土壤湿度的一个有效手段.旋风全球导航卫星系统(Cyclone Global Navigation Satellite System,CYGNSS)以高时空分辨率的优势广泛应用于土壤湿度反演研究.2024年9月,土壤湿度主被动(soil moisture active passive,SMAP)遥感卫星首次公开了GNSS-R反射率数据.本文首先对多源GNSS-R地表反射率、SMAP卫星土壤湿度产品和第五代全球气候和天气再分析数据集(fifth generation ECMWF atmospheric reanalysis of the global climate,ERA5)土壤湿度产品进行时空匹配;其次讨论不同地理纬度、不同土地类型、不同植被光学厚度情况下CYGNSS和SMAP的星基GNSS-R地表反射率在全球范围内的差异性,并提出了基于幂律函数的经验公式模型对它们的差异进行了修正;最后分析了星基GNSS-R地表反射率对土壤湿度的响应.结果表明:CYGNSS在38°S~38°N数据量充足且分布较均匀,有利于开展地表参数反演,而SMAP数据量偏少,但能覆盖中高纬度地区,二者具有互补性;在不同地理纬度、土地类型、植被光学厚度情况下,CYGNSS和SMAP的地表反射率在数值上存在非线性差异,这与二者接收到的信号频率和极化方式不同有很大关系,前者接收的是GPS L1频段的左旋圆极化反射信号,后者接收的是GPS L2C频段的水平和垂直线性极化反射信号,可用幂律函数很好地修正它们之间的差异;CYGNSS和SMAP的地表反射率与土壤湿度整体上存在较好的相关性.研究结果有利于未来开展多源星基GNSS-R反射率联合反演地表环境参数. 展开更多
关键词 星基全球导航卫星系统反射测量(gnss-r) 地表反射率 旋风全球导航卫星系统(CYGNSS) 土壤湿度主被动(SMAP)遥感卫星 土壤湿度
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星载GNSS-R技术在地表冻融判别中的应用 被引量：1
6
作者 魏涛 韩磊 《北京测绘》 2025年第11期1688-1694,共7页
准确识别地表冻融过程在气候和生态系统中起着重要作用。针对季节性冻土地区的地表冻融状态的转变特征,本文基于全球卫星导航系统反射(GNSS-R)技术开展了青藏高原地区近地表冻融状态的识别研究。以2020年的旋风卫星导航系统(CYGNSS)观... 准确识别地表冻融过程在气候和生态系统中起着重要作用。针对季节性冻土地区的地表冻融状态的转变特征,本文基于全球卫星导航系统反射(GNSS-R)技术开展了青藏高原地区近地表冻融状态的识别研究。以2020年的旋风卫星导航系统(CYGNSS)观测数据为基础,结合欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据(ERA-5 Land)和土壤水分主被动项目(SMAP)冻融产品构建特征数据集,并引入极限梯度树(XGBoost)机器学习算法,实现对青藏高原地区的近地表冻融状态分类判别。实验表明:基于CYGNSS观测数据和XGBoost构建的模型对冻融状态判别准确率达到76.13%,受试者工作特征曲线(ROC)的曲线下面积(AUC)值为0.77,具备较高的分类性能,验证了GNSS-R技术在地表冻融检测中的可行性和有效性。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统反射(gnss-r)技术 极限梯度树(XGBoost) 地表冻融 青藏高原 旋风卫星导航系统
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基于非线性拟合法的GNSS-R风暴潮监测
7
作者 张光霁 匡翠林 陈春花 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第5期500-505,531,共7页
GNSS-R(global navigation satellite system-reflectometry)技术作为一种有效的海洋潮位监测手段已得到广泛验证,但目前常用的LSP(lomb-scargle periodogram)频谱分析方法在风暴潮监测中仍存在精度和时间分辨率偏低的问题。本文基于中... GNSS-R(global navigation satellite system-reflectometry)技术作为一种有效的海洋潮位监测手段已得到广泛验证,但目前常用的LSP(lomb-scargle periodogram)频谱分析方法在风暴潮监测中仍存在精度和时间分辨率偏低的问题。本文基于中国香港HKQT站点的观测数据,利用非线性拟合法对2018年“山竹”台风风暴潮事件开展反演研究。结合风暴潮期间风速变化数据,对比分析频谱分析法与非线性拟合法的潮位反演性能。结果显示,采用非线性拟合法的测量精度优于8 cm,与验潮站观测数据的相关系数达0.99,相较于频谱分析法潮位表达更光滑连续,有效提高了监测精度和时间分辨率,可为风暴潮灾害监测提供更加可靠的技术支持。 展开更多
关键词 gnss-r 风暴潮 潮位测量 非线性拟合法
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基于神经网络的星载GNSS-R海面高度反演误差补偿模型
8
作者 马德皓 于先文 +1 位作者 王昊 郭树森 《遥感学报》 北大核心 2025年第7期2369-2381,共13页
在现阶段星载GNSS反射信号GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)海面高度反演的误差研究中,使用经典误差模型对反演结果修正后仍存在较大误差。针对该问题,提出一种基于神经网络与注意力机制结合训练的误差补偿模... 在现阶段星载GNSS反射信号GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)海面高度反演的误差研究中,使用经典误差模型对反演结果修正后仍存在较大误差。针对该问题,提出一种基于神经网络与注意力机制结合训练的误差补偿模型,通过误差补偿模型对海面高度反演结果进行修正,并使用DTU验证模型来评估修正精度。利用风云三号E星的星载GNSS反射信号中的多普勒延迟图DDM(Delay-Doppler Mapping)数据进行试验,并与随机森林算法和CNN算法比较模型精度。结果表明:全球定位系统GPS(Global Positioning System)反射信号的数据使用误差补偿模型修正后的平均绝对误差MAE(Mean Absolute Error)为1.74 m,北斗卫星定位系统BDS(Beidou Navigation Satellite System)反射信号的数据使用误差补偿模型修正后的MAE为0.97 m,相较经典误差模型修正精度提升了约80%;同时,本文模型相较于使用随机森林算法和CNN算法训练的模型精度稍有提升。验证结果证明,提出的误差补偿模型有效的修正了星载GNSS-R海面高度反演误差。 展开更多
关键词 gnss-r 神经网络 星载 FY-3E 海面高度反演 误差 DDM 北斗
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星载GNSS-R与散射计联合探测能力分析及其海陆典型应用
9
作者 万献慈 万玮 +1 位作者 郭祉辀 胡秀清 《遥感学报》 北大核心 2025年第8期2544-2558,共15页
星载卫星导航系统反射计GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)具有独特的前向散射观测方式、较高的空间分辨率以及小卫星组网条件下的高频次观测潜力,可与传统主被动微波遥感手段形成优势互补。传统的主动微波遥... 星载卫星导航系统反射计GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)具有独特的前向散射观测方式、较高的空间分辨率以及小卫星组网条件下的高频次观测潜力,可与传统主被动微波遥感手段形成优势互补。传统的主动微波遥感散射计与GNSS-R空间尺度相近,二者在前、后向散射机理、主、被动观测模式等方面具有显著互补性。为寻求星载GNSS-R应用突破,本文从理论和应用两个层面,基于星载GNSS-R和散射计的工作特点,深入分析星载GNSS-R与散射计的联合探测能力,并结合海面风速、土壤湿度两个典型海陆应用场景分别进行试验。结果表明:在近实时应用场景下,二者联合比单源传感器在共同观测区域海面风速反演的均方根误差至少降低了13%;在大尺度应用场景下,具备将联合高精度优势拓展至散射计全域的可行性,将单源散射计全域土壤湿度反演的均方根误差至少降低了6%。因此,未来海陆参量反演研究可从信号源出发,针对二者的观测几何、极化组合、波段组合等在具体场景深入研究,从而拓宽反演方法及应用模式。 展开更多
关键词 星载gnss-r 散射计 前向散射 后向散射 联合反演 海面风速 土壤湿度 时延—多普勒图 反射率 归一化雷达截面
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基于神经网络反演FY-3E GNSS-R海面有效波高的固有误差分析
10
作者 余辉 杜起飞 +3 位作者 夏俊明 黄飞雄 尹聪 白伟华 《测绘通报》 北大核心 2025年第10期100-105,132,共7页
风云三号(FY-3E)卫星搭载的全球卫星导航掩星探测仪器Ⅱ(GNOSⅡ)在轨获取的全球卫星导航系统反射信号遥感(GNSS-R)数据已实现海面风速、土壤湿度、海冰覆盖、海冰厚度等产品的业务化生产,并具备海面有效波高产品反演潜力。本文采用神经... 风云三号(FY-3E)卫星搭载的全球卫星导航掩星探测仪器Ⅱ(GNOSⅡ)在轨获取的全球卫星导航系统反射信号遥感(GNSS-R)数据已实现海面风速、土壤湿度、海冰覆盖、海冰厚度等产品的业务化生产,并具备海面有效波高产品反演潜力。本文采用神经网络(NN)技术,基于FY-3E卫星GNOSⅡ提供的北斗卫星导航系统反射(BDS-R)和全球定位系统反射(GPS-R)数据,构建了海浪有效波高反演模型,采用三配对数据分析方法分析了BDS-R和GPS-R反演海面有效波高的固有误差。研究结果表明,单独利用ECMWF数据评估的BDS-R和GPS-R有效波高反演精度分别为0.43和0.46 m,单独利用国家数据浮标中心(NDBC)的浮标数据评估的BDS-R和GPS-R有效波高反演精度分别为0.45和0.50 m,采用三配对数据分析方法评估的BDS-R和GPS-R有效波高固有误差分别为0.40和0.43 m,三配对数据分析方法有效降低了对比数据自身误差对评估结果的影响,BDS-R的有效波高反演精度整体优于GPS-R约7%。本文研究结果为FY-3 GNOSⅡ有效波高的业务应用提供参考。 展开更多
关键词 风云三号E星 GNOS-Ⅱ gnss-r 有效波高 神经网络 三配对分析法
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中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究
11
作者 李福 孙越强 +5 位作者 夏俊明 王先毅 杜起飞 白伟华 梁宏 罗晋 《武汉大学学报(信息科学版)》 北大核心 2025年第12期2428-2439,共12页
蒸发波导由于其折射效应对雷达、通信具有显著影响。全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)全天候、被动接收的特点使其具有探测蒸发波导的应用潜力,然而岸基GNSS-R探测的空间范... 蒸发波导由于其折射效应对雷达、通信具有显著影响。全球导航卫星系统反射信号遥感技术(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)全天候、被动接收的特点使其具有探测蒸发波导的应用潜力,然而岸基GNSS-R探测的空间范围与蒸发波导高度密切相关,在中国近海复杂的蒸发波导环境下是否具备实用价值仍有待研究。因此,基于沿海气象观测站实测数据以及欧洲中期天气预报中心发布的海水表面温度数据,采用蒸发波导预测模型与GNSS-R蒸发波导探测范围模型,系统分析了GNSS-R探测蒸发波导的空间范围的时空分布特征。结果表明,基于中国沿海气象数据得到的GNSS-R探测蒸发波导的空间范围在UTC时间5时至7时达到峰值,至夜间逐渐降低并趋于稳定;季节变化方面,夏秋季平均探测范围最大,冬季最小,在蒸发波导的高发期和平静期,GNSS-R探测蒸发波导的空间范围的平均值分别为145 km和103 km;此外,地域地形差异对探测范围也有影响,辽东半岛以及海南岛西侧探测范围平均值均大于东侧,而台湾海峡作为蒸发波导的高发区域,其GNSS-R探测蒸发波导的空间范围明显大于周边海域。研究结果将扩展气象数据的应用领域,提高相关区域雷达探测效能,并且为通信提供干扰预警信息。 展开更多
关键词 蒸发波导 GNSS反射 有效散射半径 气象观测
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基于深度学习的GNSS-R海面高度反演模型研究
12
作者 王强 《测绘学报》 北大核心 2025年第5期966-966,共1页
基于全球海面测高数据能够反演获得全球海洋重力场,进而为潜器水下重力匹配辅助导航提供数据基础。通过水下重力匹配辅助导航能够修正潜器在惯性导航中存在的系统漂移误差,有效提高潜器的隐蔽性和导航精度。因此,获得高空间分辨率和高... 基于全球海面测高数据能够反演获得全球海洋重力场,进而为潜器水下重力匹配辅助导航提供数据基础。通过水下重力匹配辅助导航能够修正潜器在惯性导航中存在的系统漂移误差,有效提高潜器的隐蔽性和导航精度。因此,获得高空间分辨率和高精度的全球海洋重力场基准图是改善水下重力匹配辅助导航的关键。 展开更多
关键词 gnss-r 全球海面测高数据 深度学习 海面高度
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基于CYGNSS卫星的星载GNSS-R台风位置反演
13
作者 管栋良 周磊 +3 位作者 王亮亮 孙海文 周志凌 夏逸旻 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第7期725-731,共7页
以台风Irma为例,利用CYGNSS卫星开展基于星载GNSS-R的台风位置反演研究。实验结果表明,CYGNSS相关观测量能有效探测到台风事件的发生;利用CYGNSS观测量,基于DBSCAN聚类算法,可有效反演出台风中心位置,其最小偏差约为30 km,平均偏差约为4... 以台风Irma为例,利用CYGNSS卫星开展基于星载GNSS-R的台风位置反演研究。实验结果表明,CYGNSS相关观测量能有效探测到台风事件的发生;利用CYGNSS观测量,基于DBSCAN聚类算法,可有效反演出台风中心位置,其最小偏差约为30 km,平均偏差约为45 km。本研究有助于进一步拓宽星载GNSS-R在台风监测方面的应用范围。 展开更多
关键词 星载gnss-r CYGNSS 台风位置 风速 DBSCAN聚类算法
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基于星载GNSS-R技术监测湖泊水域面积变化
14
作者 周志凌 管栋良 +1 位作者 李思思 夏逸旻 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第12期4299-4309,共11页
鄱阳湖是中国第一大淡水湖,其水域面积变化对水资源管理、灾害防控和社会经济发展等多个方面具有重要的影响。利用星载全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术对湖泊水域面积进行估算。基于星载GNSS-R地表反射模型和GNSS-R卫星旋风卫星导航系... 鄱阳湖是中国第一大淡水湖,其水域面积变化对水资源管理、灾害防控和社会经济发展等多个方面具有重要的影响。利用星载全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术对湖泊水域面积进行估算。基于星载GNSS-R地表反射模型和GNSS-R卫星旋风卫星导航系统(CYGNSS)的观测数据,计算得到鄱阳湖区域的地表反射率;利用网格化插值并通过阈值法进行水域范围的识别;根据水体的格网数量及其空间分辨率进行水域面积计算。研究表明:基于星载GNSS-R技术提取的鄱阳湖水域面积与Sentinel-1卫星和Sentinel-2卫星图像处理得到的鄱阳湖水域面积之间存在显著的相似度,皮尔逊相关系数分别为0.91和0.94。以Sentinel-2卫星的结果为参考,基于CYGNSS和Sentinel-1卫星获取的鄱阳湖水域面积月平均偏差值分别为315.42 km^(2)和271.45 km^(2),对应的月平均偏差百分比分别为17.2%和13.1%。进一步验证了星载GNSS-R技术在高时空分辨率的湖泊水域面积监测中的可靠性和应用前景,可为水资源管理和灾害防控等提供数据支持。 展开更多
关键词 星载gnss-r技术 CYGNSS Sentinel-1 Sentinel-2 湖泊水域面积监测 阈值法
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基于注意力机制的BiGRU-CNN-Net深度学习模型的星载GNSS-R植被含水量反演方法
15
作者 张永凤 布金伟 左小清 《兰州大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期442-451,共10页
基于注意力机制的BiGRU-CNN-Net深度学习网络模型定量反演植被含水量(VWC),将时延多普勒图像、全球导航卫星系统反射测量观测变量以及地表辅助参数作为模型输入,用土壤湿度主被动探测卫星中的VWC数据作为参考数据,将BiGRU-CNN-Net模型与... 基于注意力机制的BiGRU-CNN-Net深度学习网络模型定量反演植被含水量(VWC),将时延多普勒图像、全球导航卫星系统反射测量观测变量以及地表辅助参数作为模型输入,用土壤湿度主被动探测卫星中的VWC数据作为参考数据,将BiGRU-CNN-Net模型与LightGBM和XGBoost两种模型反演的VWC进行对比.结果发现,BiGRU-CNN-Net模型的性能优于LightGBM和XGBoost模型,其Pearson相关系数R=0.85,均方根误差精度分别提升了14.86%和25.00%;平均绝对误差精度分别提升了30.65%和38.57%;平均绝对百分比误差精度分别提升了54.94%和58.50%,表明BiGRUCNN-Net模型在反演VWC方面具有显著优势. 展开更多
关键词 旋风全球导航卫星系统 全球导航卫星系统反射测量 土壤湿度主被动探测卫星 植被含水量 深度学习
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星载GNSS-R海面风速反演方法对比与性能评估
16
作者 郭圣斌 范陈清 万勇 《海洋技术学报》 2025年第6期11-19,共9页
利用全球导航卫星系统反射(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)信号反演海面风速时,首先从时延-多普勒图(Delay-Doppler Map,DDM)中提取归一化双基雷达散射截面(Normalized Bistatic Radar Cross Section,NBRCS... 利用全球导航卫星系统反射(Global Navigation Satellite System Reflectometry,GNSS-R)信号反演海面风速时,首先从时延-多普勒图(Delay-Doppler Map,DDM)中提取归一化双基雷达散射截面(Normalized Bistatic Radar Cross Section,NBRCS)和前沿斜率(Leading Edge Slope,LES),并分别构建与海面风速相关的地球物理模型函数(Geophysical Model Functions,GMF),然后采用最小方差估计(Minimum Variance Estimator,MVE)方法和粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)方法对NBRCS GMF和LES GMF反演结果进行组合,以期获得优于单一观测值反演精度的结果。对NBRCS GMF、LES GMF、MVE方法和PSO方法的风速反演结果进行对比分析,结果显示MVE和PSO两种组合反演方法整体均方根误差和相关系数均为1.79 m/s和0.75,但PSO方法的系统偏差略大于MVE方法;相较于NBRCS GMF和LES GMF,两种组合反演方法均方根误差分别降低了约5.3%和16.0%。结果表明:融合多个观测值的组合反演方法优于传统单一观测值GMF方法,能够提高GNSS-R风速反演的可靠性与反演精度。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射 海面风速反演 地球物理模型函数 最小方差估计方法 粒子群优化方法
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一种面向灾害监测的微带型GNSS-R上视天线单元仿真设计
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作者 徐延峰 孙蕊 熊秋茹 《现代导航》 2025年第3期181-187,共7页
设计了一种应用于全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)系统的上视天线单元。针对传统天线存在交叉极化纯度低及相位中心偏差大的问题,应用了一种双U型槽加载方法,显著提升了交叉极化隔离度和相位中心稳定度,并基于该方法采用层叠结构实现... 设计了一种应用于全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)系统的上视天线单元。针对传统天线存在交叉极化纯度低及相位中心偏差大的问题,应用了一种双U型槽加载方法,显著提升了交叉极化隔离度和相位中心稳定度,并基于该方法采用层叠结构实现双频化。天线的工作频段包括GPS的L1(北斗B1)频段和L5(北斗B2a)频段。仿真结果表明天线的回波损耗S_(11)带宽分别约为120 MHz和21 MHz,中心频率轴比均小于3 dB,在L5(B2a)频段相位中心稳定度约为1.2 mm。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统 全球导航卫星系统反射测量 微带天线 圆极化 相位中心稳定度 U型槽
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单天线测地型接收机GNSS-R海面高度反演研究
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作者 张建锋 《地理空间信息》 2025年第6期79-82,共4页
针对双天线的全球导航卫星系统反射测量技术(GNSS-R)的局限性,对基于单天线测地型接收机的GNSS-R海面高度反演模型进行研究。利用全球5个设有常规大地测量型接收机的岸基GNSS站点的长时序信噪比数据,进行海面高度反演。结果表明,反演结... 针对双天线的全球导航卫星系统反射测量技术(GNSS-R)的局限性,对基于单天线测地型接收机的GNSS-R海面高度反演模型进行研究。利用全球5个设有常规大地测量型接收机的岸基GNSS站点的长时序信噪比数据,进行海面高度反演。结果表明,反演结果与验潮站结果相比,二者变化趋势具有高度一致性,其相关系数高于0.905。在潮差较小(2.98~4.04 m)海域,反演结果与验潮站数据互差均方根(RMS)在0.151~0.255 m范围内;在潮差较大(7.52~8.84 m)海域,二者互差RMS在0.425~0.568 m范围内。 展开更多
关键词 海面高度 gnss-r 信噪比 L-S谱分析
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轻质可展开GNSS-R天线结构设计与仿真
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作者 刘良玉 李东颖 +1 位作者 匡全进 陈银平 《航天制造技术》 2025年第6期37-42,共6页
为兼容全球主流卫星导航系统,顺应小型化、低成本发展趋势,设计了一种兼具轻质、小型化、宽频带、高增益等优点的可展开GNSS-R天线。该天线通过组阵使用,展宽波束覆盖范围并提高增益;螺旋线采用柔性支撑和固定支撑相结合的形式,引入收... 为兼容全球主流卫星导航系统,顺应小型化、低成本发展趋势,设计了一种兼具轻质、小型化、宽频带、高增益等优点的可展开GNSS-R天线。该天线通过组阵使用,展宽波束覆盖范围并提高增益;螺旋线采用柔性支撑和固定支撑相结合的形式,引入收拢固定装置和解锁装置实现收拢与展开。通过与传统螺旋天线对比,从结构设计和力学仿真角度阐述了可展开GNSS-R天线方案的可行性,该天线既具有可展开天线收拢尺寸小、重量轻的特点,又具有传统天线结构稳定的特点。 展开更多
关键词 轻质 可展开 gnss-r天线 螺旋天线
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顾及土壤温度的星载GNSS-R土壤湿度反演
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作者 赵保睿 任玥 +2 位作者 张敏 李兵 郭明强 《地理空间信息》 2025年第5期94-97,101,共5页
为提高土壤湿度的反演精度,基于全球导航定位系统反射(GNSS-R)信号数据,提出了一种随机森林支持下顾及温度的土壤湿度反演模型。结果表明,纳入温度的预测模型的平均绝对误差和均方误差分别为0.009 cm^(3)/cm^(3)和0.0002 cm^(3)/cm^(3)... 为提高土壤湿度的反演精度,基于全球导航定位系统反射(GNSS-R)信号数据,提出了一种随机森林支持下顾及温度的土壤湿度反演模型。结果表明,纳入温度的预测模型的平均绝对误差和均方误差分别为0.009 cm^(3)/cm^(3)和0.0002 cm^(3)/cm^(3),线性拟合度升至98.7%,预测的土壤湿度与真值差值的标准差约下降28.9%;纳入温度的模型可显著提高热带草原气候区域(内陆地区)的预测精度,但在湿润地区改善不明显,反演的土壤湿度空间分布与实际观测更吻合。研究结果证实了随机森林模型在土壤湿度反演领域的应用潜力以及纳入温度对提高预测模型精度的重要性。 展开更多
关键词 随机森林 gnss-r信号 土壤湿度 土壤温度 地表反射率
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