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作者：聂士海贵州大学

学位级别：硕士

土壤湿度亦称土壤含水量（Soil Moisture Content,SMC）,是表征土壤干湿程度的物理量。SMC作为重要的生态系统影响因子,在水循环、天气预报、边坡稳定性预判等方面起着重要作用。大量研究表明,GNSS（Global Navigation Satellite Syste... 详细信息

土壤湿度亦称土壤含水量（Soil Moisture Content,SMC）,是表征土壤干湿程度的物理量。SMC作为重要的生态系统影响因子,在水循环、天气预报、边坡稳定性预判等方面起着重要作用。大量研究表明,GNSS（Global Navigation Satellite System）卫星信号能够穿透一定深度的土壤,其反射信号可敏锐地感知SMC的变化,从而产生了一种全新且高效的SMC监测手段,即GNSS-R（GNSS Reflectometry）微波遥感技术。相较于传统的SMC监测手段,GNSS-R具有全天候、低成本、高精度等优点,且易于实现SMC的高时空分辨率监测。鉴于低卫星高度角的SNR（Signal-to-Noise Ratio）观测值较好地承载着GNSS测站周围反射物的物理特性,现有基于GNSS-R技术的SMC反演大都以SNR作为观测值。然而,基于SNR的GNSS-R土壤湿度反演可能存在以下缺陷:首先,SNR对大多数GNSS用户是无用的,导致其并不总直接记录于GNSS的原始文件中,从而使得基于SNR的GNSS-R土壤湿度监测可能无法得以实施;其次,以SNR时间序列作为系统输入的GNSS-R的性能在很大程度上取决于SNR的观测质量和SNR直接分量（趋势项）的成功去除,而实际信噪比观测值易受外界环境异常噪声的影响,导致去除趋势项后所获得的多路径信噪比的反射分量可能“不纯”,从而势必降低SMC的反演精度。当前各GNSS系统均发射有双频和三频卫星信号,据此可构建出较为精确的多路径误差计算模型。因此,为丰富GNSS-R土壤湿度反演的数据源和方法,本文在分析多路径误差产生机制、研习多路径误差计算模型的基础上,提出了基于双频伪距多路径误差和基于BDS三频相位多路径误差的土壤湿度反演方法,并采用实测土壤湿度数据对所提方法的性能进行了验证。本文主要研究内容和所取得的成果如下:（1）对GNSS各系统（GPS（Global Positioning System）卫星系统、BDS（Bei Dou Navigation Satellite System）卫星系统、GLONASS（Global Navigation Satellite System）卫星系统、GALILEO（Galileo Satellite Navigation System）卫星系统）的卫星信号情况进行了总结归纳;较为详细地介绍了双频和三频多路径误差的计算模型,并系统地分析了低卫星高度角下SNR、双频伪距（double frequency pseudorange,DFP）多路径误差、L4＿IF（L4 ionosphere free）和三频载波相位（triple frequency carrier phase,TRFCP）多路径误差的特征。（2）研习了基于SNR观测值的GNSS-R土壤湿度反演原理;为评价文中方法的精度,对几种精度指标的计算方法进行了介绍。（3）提出了基于双频多路径误差土壤湿度反演方法,并基于美国板块边界观测（Plate Boundary Observatory,PBO）计划P041站点的GPS卫星数据,分别利用SNR观测值（SNR方法）、双频伪距观测值（DFP方法）和去电离层影响的双频载波相位观测值（L4＿IF方法）进行土壤湿度反演试验。结果表明:以现场实测土壤湿度为参考,L4＿IF方法获得了较高的相关系数和较小的均方根误差,总体精度更优。（4）提出了基于BDS三频相位多路径误差的土壤湿度反演方法,并基于实测土壤湿度数据和BDS三频载波相位观测值,采用BDS三频多路径误差方法（TRFCP方法）和L4＿IF方法分别进行了土壤湿度反演试验。结果表明:相较于L4＿IF方法,TRFCP方法得益于载波相位观测值和三频多路径误差计算模型的高精度,获得了较高的相关系数和更优的拟合精度。（5）土壤湿度往往会受到植被覆盖、土壤温度和空气湿度等多种影响因子的共同作用,导致常规的线性模型未必能很好地刻画土壤湿度的变化趋势。因此,为改善GNSS-R土壤湿度反演的精度,本文基于一元线性回归（Unitary Linearity Regression,ULR）、BP（Back Propagation）神经网络和RBF（Radial Basis Function）神经网络分别进行土壤湿度预测模型的构建,并对其各自的精度进行了对比分析。

关键词： GNSS-R 双频多路径误差土壤湿度预测模型三频多路径误差土壤湿度

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顾及多径环境差异和粗差的GNSS-MR土壤湿度反演

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遥感学报 2021年第6期25卷 1324-1337页

作者：李婷张显云邓小东李宏达聂士海贵州大学矿业学院贵阳550025

针对基于单系统单卫星GNSS-MR(GNSS Multipath Reflectometry)土壤湿度反演的可靠性不高、实际可操作性不强和最小二乘估计不具鲁棒性的缺点,为获取更优的延迟相位估值,并改善GNSS-MR土壤湿度反演的可靠性和实际可操作性,同时简化繁杂... 详细信息

针对基于单系统单卫星GNSS-MR(GNSS Multipath Reflectometry)土壤湿度反演的可靠性不高、实际可操作性不强和最小二乘估计不具鲁棒性的缺点,为获取更优的延迟相位估值,并改善GNSS-MR土壤湿度反演的可靠性和实际可操作性,同时简化繁杂的选星过程,提出了一种基于抗差估计的多系统多卫星组合GNSS-MR土壤湿度反演算法。该算法首先顾及多径环境的差异性、多径误差的周期特性等进行信噪比SNR(Signal to NoiseRatio)观测值的筛选,然后采用基于IGGⅢ(Weight Function Ⅲ Developed by Institute of Geodesy and Geophysics)权函数的抗差估计解求延迟相位,进而获得表征土壤湿度变化趋势的延迟相位组合。实验结果表明,相较于未采用抗差估计的多系统多卫星组合(方案1)和单卫星组合(方案3),得益于抗差估计良好的鲁棒性,基于抗差估计的多系统多卫星组合(方案2)和单卫星组合(方案4)获得了较高的建模精度,所得延迟相位与实测土壤湿度间的相关系数分别为0.97和0.95、土壤湿度拟合残差的均方根误差分别为0.010和0.012;同时,方案2和方案4还取得了较高的土壤湿度预报精度,土壤湿度预测值与土壤湿度实测值间的相关系数分别为0.92和0.91、土壤湿度预报残差的均方根误差分别为0.016和0.023;此外,相比于方案4,方案2在采用抗差估计解求延迟相位的基础上,采用多系统多卫星组合进一步提升了延迟相位的估值精度,从而不仅避免了复杂的选星过程,而且还获得了更好的建模效果和更高的土壤湿度预报精度。

关键词：多系统多卫星GNSS-MR 土壤湿度反演信噪比延迟相位抗差估计

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历时十年三次反转 “泰山恒信”商标维权案再审胜诉

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中国酒 2018年第3期 28-33页

作者：聂士海张庆

最高院认为:"泰山恒信"商号在被异议商标申请日前在金属容器商品上(及酿造机器上)已经具有一定知名度。被异议商标注册使用在同类产品上,会导致相关公众的混淆认知,从而侵害恒信公司的在先商号权。同时,普瑞特公司和恒信公司本身在同一... 详细信息

最高院认为:"泰山恒信"商号在被异议商标申请日前在金属容器商品上(及酿造机器上)已经具有一定知名度。被异议商标注册使用在同类产品上,会导致相关公众的混淆认知,从而侵害恒信公司的在先商号权。同时,普瑞特公司和恒信公司本身在同一地域、从事同一行业,无正当理由申请注册与"泰山恒信及图"商标一致的被异议商标,可以推定其具有主观恶意。综上,最高院作出判决,撤销二审判决,维持一审判决。

关键词：在先使用商号权

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基于BDS三频相位多路径误差的土壤湿度反演

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大地测量与地球动力学 2021年第4期41卷 374-377页

作者：聂士海张显云付婷赵飞飞贵州大学矿业学院贵阳市550025

为丰富GNSS-IR技术的数据源,提出一种基于北斗三频载波相位多路径误差的土壤湿度反演方法。实验结果表明,由多路径误差导出的延迟相位与土壤湿度间存在较强的相关性,相关系数为0.97。该方法仅需较少历元的多路径误差便可获得与基于信噪... 详细信息

为丰富GNSS-IR技术的数据源,提出一种基于北斗三频载波相位多路径误差的土壤湿度反演方法。实验结果表明,由多路径误差导出的延迟相位与土壤湿度间存在较强的相关性,相关系数为0.97。该方法仅需较少历元的多路径误差便可获得与基于信噪比的GNSS-IR相当的土壤湿度反演精度,更容易实现土壤湿度的高动态监测。

关键词： GNSS-IR 多路径误差延迟相位土壤湿度

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贵州省不同地貌类型土壤湿度变化及其对气候变化的响应

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水土保持研究 2021年第6期28卷 217-225页

作者：赵飞飞张显云付婷廖留峰聂士海贵州大学矿业学院贵阳550025 贵州省生态气象和卫星遥感中心贵阳550002

为探究贵州省不同地貌类型土壤湿度时空变化及其对气候变化的响应,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料数据集(ERA5),通过一元线性回归、滑动平均、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验及相关性分析法,分析了贵州省土壤湿度时空变化... 详细信息

为探究贵州省不同地貌类型土壤湿度时空变化及其对气候变化的响应,基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料数据集(ERA5),通过一元线性回归、滑动平均、Mann-Kendall突变检验、滑动T检验及相关性分析法,分析了贵州省土壤湿度时空变化特征,揭示了温度和降水的变化对土壤湿度的影响。结果表明:(1)31年来,贵州省表层(0—7 cm)、中层(7—28 cm)及深层(28—100 cm)土壤湿度均呈显著降低趋势,并随着土层深度的增加而加快;(2)贵州省不同深度土壤湿度的下降速率均表现为西快东慢的空间分布特征,其中峰丛洼地地区下降最为明显;(3)1979—2009年,研究区各层土壤湿度与降水间的相关性更强,相关性呈东高西低的空间分布特征,但在喀斯特盆地和喀斯特峡谷地区,土壤湿度与温度间的相关关系更为密切;(4)2001年后,各层土壤湿度与降水的相关系数平均减小了10.29%,而与温度的相关系数却增加了137.59%,该现象在喀斯特高原以及峰丛洼地最为明显,表明温度可能是造成土壤湿度2001年突变的主导因素。

关键词：土壤湿度时空变化 M-K突变检验气象因子

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结合机器学习的GNSS-IR多卫星双频组合土壤湿度反演

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测绘通报 2023年第10期 98-104页

作者：聂士海王龙王梦柯李鹏梁磊黄丹妮刘斌滁州学院地理信息与旅游学院安徽滁州239000 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044

为提高土壤湿度反演精度,并克服基于单一卫星、单一频点开展土壤湿度反演存在的不足,本文提出了一种结合机器学习的GNSS-IR多卫星双频组合土壤湿度反演方法,将GNSS卫星L1、L2频点上SNR作为数据源进行土壤湿度反演研究,采用BP和RBF神经... 详细信息

为提高土壤湿度反演精度,并克服基于单一卫星、单一频点开展土壤湿度反演存在的不足,本文提出了一种结合机器学习的GNSS-IR多卫星双频组合土壤湿度反演方法,将GNSS卫星L1、L2频点上SNR作为数据源进行土壤湿度反演研究,采用BP和RBF神经网络算法构建土壤湿度预测模型,并与一元线性回归预测模型进行对比分析。试验结果表明:(1)相对于单卫星而言,多卫星组合的土壤湿度反演增加了有效卫星利用率,并提高了土壤湿度反演的精度;(2)多星组合的L1、L2双频均值融合延迟相位观测值与土壤湿度的相关系数为0.956,均优于L1、L2频点反演结果;(3)BP、RBF神经网络模型预测结果精度均优于ULR模型预测结果。

关键词：多卫星 GNSS-IR 均值融合土壤湿度神经网络

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利用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP反演大气可降水量

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测绘通报 2020年第6期 63-66,98页

作者：李宏达张显云廖留峰李婷聂士海贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州省生态气象和卫星遥感中心贵州贵阳550002 日照市睿航地理信息工程有限公司山东日照276000

为进一步改善精密单点定位(PPP)探测大气可降水量(PWV)的性能,本文提出采用GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP进行PWV反演的方法,并利用国内3个MGEX(multi-GNSS experiment)观测站的实测数据,对GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP在大气水汽探测方面的性能进行了评估。试验结果表明:相较于GPS PPP、GPS/BDS组合PPP和GPS/GLONASS组合PPP,GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合PPP估计天顶对流层延迟(ZTD)的初始化时间分别缩短了33%、26%、20%,且能获得更高精度的ZTD估值和PWV信息,在大气水汽探测方面的性能更优。

关键词： GNSS气象学精密单点定位多系统融合水汽反演对流层延迟

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数控龙门铣镗床加工水轮机控制环方法与技巧

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机械工程师 2020年第7期 143-145页

作者：聂士海陈荣高有谋中国长江动力集团有限公司武汉430074

针对水轮机大型零部件控制环圆周上斜孔加工难点,对设备选用、工件装夹、刀具选用、加工过程等方面进行研究,形成较为合理的圆周斜面及斜孔加工方案。实际应用表明,圆周上斜面及斜孔加工方案能保证孔的加工满足设计要求,对以后此类圆周... 详细信息

针对水轮机大型零部件控制环圆周上斜孔加工难点,对设备选用、工件装夹、刀具选用、加工过程等方面进行研究,形成较为合理的圆周斜面及斜孔加工方案。实际应用表明,圆周上斜面及斜孔加工方案能保证孔的加工满足设计要求,对以后此类圆周斜面及斜孔零件的数控加工提供了参考。

关键词：数控龙门铣镗床圆周上斜面及斜孔机械加工

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基于“雨课堂+BOPPPS模式”的教学研究——以《计算机地图制图》课程为例

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中国科技期刊数据库科研 2024年第2期 0054-0057页

作者：黄丹妮王梦柯聂士海滁州学院·地理信息与旅游学院安徽滁州239000

计算机地图制图是测绘学相关专业的核心课程,课程具有理论性和实验性并重的特征。在新型技术的发展和新型育人模式的倡导下,计算机地图制图课程亟待革新。文章以“BOPPPS”模型为理论模型,以“雨课堂”平台为技术手段,进行交互式体验下... 详细信息

计算机地图制图是测绘学相关专业的核心课程,课程具有理论性和实验性并重的特征。在新型技术的发展和新型育人模式的倡导下,计算机地图制图课程亟待革新。文章以“BOPPPS”模型为理论模型,以“雨课堂”平台为技术手段,进行交互式体验下的课程教学研究。旨在提高学生的课程参与度,领悟课程的理论知识,掌握不同应用条件下的实验操作,为学生走向一线地图制图打下基础。

关键词： BOPPPS 雨课堂计算机地图制图

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新工科背景下《惯性导航原理》教学模型的探索和应用

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中国科技期刊数据库科研 2023年第11期 17-20页

作者：王梦柯王延霞李鹏聂士海宋佳滁州学院地理信息与旅游学院安徽滁州239000

惯性导航原理是滁州学院面向导航工程专业本科学生开设的一门专业核心课程,具有综合性高、发展性快、实践性强等特点。惯性导航是一门多学科交叉、前沿技术与基础工业相结合的一种技术,针对传统单一的教学方式会导致教学效果不理想等问... 详细信息

惯性导航原理是滁州学院面向导航工程专业本科学生开设的一门专业核心课程,具有综合性高、发展性快、实践性强等特点。惯性导航是一门多学科交叉、前沿技术与基础工业相结合的一种技术,针对传统单一的教学方式会导致教学效果不理想等问题,文章基于“新工科”背景,研究“案例分析+BOPPPS”的教学模式集成,从BOPPPS模型的各个环节融入案例,形成一种形象化、模块化的教学方式,从而激发学生的学习兴趣、提高学生解决问题能力、培养多学科交叉融合的创新实践能力人才。

关键词：惯性导航案例教学 BOPPPS模型导航工程新工科

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