【摘 要】
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黄河是中国人民的母亲河,对黄河水位变化进行高效、准确的测量是合理地存贮、利用黄河水资源的关键,也是黄河流域的生态保护与高质量发展的重要保障。在全球卫星导航（Global Navigation Satellite System,GNSS）技术的发展过程中,接收与利用GNSS卫星反射信号测量（GNSS Reflectometry,GNSS-R）技术作为一种新型的遥感手段可有效的用于解译地表环境变化。在
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黄河是中国人民的母亲河,对黄河水位变化进行高效、准确的测量是合理地存贮、利用黄河水资源的关键,也是黄河流域的生态保护与高质量发展的重要保障。在全球卫星导航（Global Navigation Satellite System,GNSS）技术的发展过程中,接收与利用GNSS卫星反射信号测量（GNSS Reflectometry,GNSS-R）技术作为一种新型的遥感手段可有效的用于解译地表环境变化。在此基础上,利用途经地表反射面的反射信号与直射信号形成的干涉现象解译地表环境的技术手段被称为GNSS干涉反射（GNSS Interferometric Reflectometry,GNSS-IR）技术。GNSS-IR技术拥有成本低廉、高时空分辨率、信号源丰富及应用广泛等优势,相较于传统水位测量方式更适宜用于地形复杂、大面积的水域监测。在此背景下,本文阐述了基于信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）观测值的GNSS-IR技术解译水位变化的原理及应用流程;然后,探讨了结合云平台应用的普适型GNSS接收机系统组成及应用流程,并对普适型GNSS接收机实际用于GNSS-IR技术外业数据采集及地表环境监测的有效性进行了验证;最后,实现了基于MATLAB及GNSS-IR技术的反演水位高度变化的软件设计,并进行了长时间的黄河水位监测实验,以期更好地拓展GNSS-IR技术的应用。本文所完成的研究内容和主要成果如下:1.详细介绍了基于SNR观测值的GNSS-IR技术解译水位高度变化的流程,结合云平台应用背景给出了普适型GNSS接收机系统组成及应用流程,并从观测数据质量、有效高反演等方面对普适型GNSS接收机用于GNSS-IR技术外业数据采集工作的可靠性进行了探讨,实验表明普适型接收机与大地测量型接收机在GNSS-IR技术应用中有着相当的结果。2.使用MATLAB软件完成了基于SNR观测值的GNSS-IR技术解译水位高度变化软件设计。软件提供了GNSS-IR技术应用必要的数据质量分析、绘制菲涅尔区、反射点轨迹、可视化反射信号低高度振荡过程及频谱分析等主要功能,并配备了自动化解算、历史数据查询等辅助功能,使基于SNR观测值的GNSS-IR解译水位变化过程更为高效、系统。通过GNSS实测数据对软件的主要功能进行了验证,结果表明GNSS-IR技术解译水位高度变化软件对测站周边环境有良好的反映。3.利用架设在黄河边上的普适型GNSS接收机测站数据,对比分析了不同的观测数据采样率、卫星高度角参数、卫星信号频率及去趋势项方法对GNSS-IR技术解译水位高度变化的影响,在此基础上,进行了长时间的黄河水位监测,结果表明该测站普适型GNSS接收机GPS L1波段的反演值与实测值大多数时间相关性系数高于0.8,拓展了GNSS-IR技术的实际应用。
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