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地基GNSS用于冻土区域地表环境多参数反演研究

李景洮 张双成 刘宁 陈雄川 王杰 冯智杰

李景洮, 张双成, 刘宁, 陈雄川, 王杰, 冯智杰. 地基GNSS用于冻土区域地表环境多参数反演研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(5): 117-124. doi: 10.12265/j.gnss.2023162
引用本文: 李景洮, 张双成, 刘宁, 陈雄川, 王杰, 冯智杰. 地基GNSS用于冻土区域地表环境多参数反演研究[J]. 全球定位系统, 2023, 48(5): 117-124. doi: 10.12265/j.gnss.2023162
LI Jingtao, ZHANG Shuangcheng, LIU Ning, CHEN Xiongchuan, WANG Jie, FENG Zhijie. Ground-based GNSS is used for multi-parameter inversion of surface environment in frozen soil areas[J]. GNSS World of China, 2023, 48(5): 117-124. doi: 10.12265/j.gnss.2023162
Citation: LI Jingtao, ZHANG Shuangcheng, LIU Ning, CHEN Xiongchuan, WANG Jie, FENG Zhijie. Ground-based GNSS is used for multi-parameter inversion of surface environment in frozen soil areas[J]. GNSS World of China, 2023, 48(5): 117-124. doi: 10.12265/j.gnss.2023162

地基GNSS用于冻土区域地表环境多参数反演研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023162
基金项目: 国家自然科学基金(42074041);国家重点研发计划项目(2019YFC1509802);信息工程国家重点实验室基金(SKLGIE2022-ZZ2-07);陕西省自然科学基础研究计划项目(2022JM-164)
详细信息
    作者简介:

    李景洮:(1998—),男,硕士,主要研究方向为地基GNSS冻土区域环境监测

    张双成:(1979—),男,博士,副教授,主要从事卫星导航与定位、GNSS遥感、地质灾害监测预警研究

    刘宁:(1984—),男,博士,副教授,主要从事GNSS高精度数据处理与GNSS水汽探测方法研究

    通信作者:

    张双成,博士,副教授,主要从事卫星导航与定位、GNSS遥感、地质灾害监测预警研究, E-mail: shuangcheng369@chd.edu.cn

  • 中图分类号: P228.49;P237

Ground-based GNSS is used for multi-parameter inversion of surface environment in frozen soil areas

  • 摘要: 季节性冻土具有周期性地表抬升/沉降的物理特性,传统测量方法已不能满足当前高精度、实时的监测需求. 地基GNSS是一种低成本、全天时、全天候、能够实现连续监测的新兴地基遥感技术. 实验应用美国的板块边界观测台网(plate boundary observational GNSS network,PBO)计划SG27测站2013—2021年观测数据,使用地基GNSS技术解译了阿拉斯加巴罗永久冻土区域典型异常年份降雪、无雪期地表形变、测站形变、土壤湿度、大气水汽变化,并通过PBO实测降雪数据验证异常年雪深反演精度,通过测站形变结果验证反演结果为冻土活动层形变,同时对水汽与土壤湿度进行相关性分析. 结果显示:反演雪深与实测雪深绝对系数R2为0.8155,均方根误差(root mean squared error,RMSE)为0.0643,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为0.0402;通过水汽与土壤湿度变化趋势图发现两者具有较弱滞后性对应关系,但仅表现在趋势而非幅度值上. 表明地基GNSS在长时序冻土环境监测中存在巨大的应用潜力.

     

  • 图  1  SG27测站与菲涅尔反射区

    图  2  GNSS-IR冻土测量原理图

    图  3  2018年240天的PRN1卫星混合信号SNR、趋势项及反射信号SNR

    图  4  地基GNSS数据处理流程

    图  5  2016年雪深反演

    图  6  2013—2021年冻土活动层形变

    图  7  2013—2021年SG27测站形变

    图  8  2013—2021年无雪期大气水汽与土壤湿度变化

    表  1  研究数据来源

    数据来源 采样间隔/s 天线型号
    SG27 15 TRM59800.00
    FAIR 30 ASH701945G_M
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-05
  • 网络出版日期:  2023-10-23

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