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Stability analysis of reference station and compensation for monitoring stations in GNSS landslide monitoring

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Satellite Navigation 2023年第3期4卷 107-121页

作者： Duo Wang guanwen huang Yuan Du Qin Zhang Zhengwei Bai Jing Tian College of Geology Engineering and Geomatics Chang’an University126 Yanta RoadXi’an 710054China Key Laboratory of Ecological Geology and Disaster Prevention Ministry of Natural ResourcesXi’an 710054ShannxiChina

The Real-Time Kinematic(RTK)positioning method of the Global Navigation Satellite System(GNSS)has been widely used for landslide monitoring.The stability of its reference station is crucial to obtain accurate and reliable monitoring results.Unstable reference stations due to the geological environment and human activities are difficult to detect and in practical applications often ignored.As a result,it affects the positioning solutions and subsequently the interpretation and detection of landslide motions,which must be addressed in GNSS landslide monitoring.To solve this problem,we propose using the Precise Point Positioning(PPP)technique to analyze the stability of the reference station by verifying its position.The deformations of the monitoring stations are then compensated.First,the reference station coordinates are obtained by the PPP technique and tectonic motion is considered in data processing.The change or breakout of the reference station position is then determined using a cumulative sum control chart method.Finally,each monitoring station’s displacements are compensated according to the displacements of the reference station.According to the results of the Tengqing landslide experiment,the PPP technique can be used in GNSS landslide monitoring to analyze the stability of reference stations.With PPP,millimeter-level accuracy for the coordinates of reference stations is achieved.Compared to the traditional deformation series,the compensated displacement series more reliably reflects the landslide motions.This study will increase the reliability of monitoring results and contribute to implementing GNSS in monitoring landslides.

关键词： Global navigation satellite system(GNSS) Reference station Stability analysis Precise point positioning Landslide monitoring

Estimation of fractional cycle bias for GPS/BDS-2/Galileo based on international GNSS monitoring and assessment system observations using the uncombined PPP model

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Satellite Navigation 2021年第1期2卷 130-140页

作者： Jin Wang Qin Zhang guanwen huang College of Geology Engineering and Geomatics Chang’an UniversityXi’an 710054China

The Fractional Cycle Bias(FCB)product is crucial for the Ambiguity Resolution(AR)in Precise Point Positioning(PPP).Different from the traditional method using the ionospheric-free ambiguity which is formed by the Wide Lane(WL)and Narrow Lane(NL)combinations,the uncombined PPP model is flexible and effective to generate the FCB prod-ucts.This study presents the FCB estimation method based on the multi-Global Navigation Satellite System(GNSS)precise satellite orbit and clock corrections from the international GNSS Monitoring and Assessment System(iGMAS)observations using the uncombined PPP model.The dual-frequency raw ambiguities are combined by the integer coefficients(4,−3)and(1,−1)to directly estimate the FCBs.The details of FCB estimation are described with the Global Positioning System(GPS),BeiDou-2 Navigation Satellite System(BDS-2)and Galileo Navigation Satellite System(Galileo).For the estimated FCBs,the Root Mean Squares(RMSs)of the posterior residuals are smaller than 0.1 cycles,which indicates a high consistency for the float ambiguities.The stability of the WL FCBs series is better than 0.02 cycles for the three GNSS systems,while the STandard Deviation(STD)of the NL FCBs for BDS-2 is larger than 0.139 cycles.The combined FCBs have better stability than the raw series.With the multi-GNSS FCB products,the PPP AR for GPS/BDS-2/Galileo is demonstrated using the raw observations.For hourly static positioning results,the performance of the PPP AR with the three-system observations is improved by 42.6%,but only 13.1%for kinematic positioning results.The results indicate that precise and reliable positioning can be achieved with the PPP AR of GPS/BDS-2/Galileo,supported by multi-GNSS satellite orbit,clock,and FCB products based on iGMAS.

关键词： PPP AR Fractional cycle bias Satellite orbit and clock products iGMAS

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GNSS星载原子钟在轨性能评估技术进展

测绘地理信息 2024年第1期49卷 20-28页

作者：黄观文曹钰谭粤谢威长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室陕西西安710054

星载原子钟作为全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的核心载荷,其在轨性能指标决定着GNSS的PNT服务水平。由于太空电磁环境复杂,原子钟实际工作指标不稳定,对星载原子钟开展长期持续性能评估就显得尤为重要。... 详细信息

星载原子钟作为全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)的核心载荷,其在轨性能指标决定着GNSS的PNT服务水平。由于太空电磁环境复杂,原子钟实际工作指标不稳定,对星载原子钟开展长期持续性能评估就显得尤为重要。本文综述了目前星载原子钟评估技术现状,对相位、频率、频率漂移率、拟合精度、拟合残差、频率稳定度等性能评估指标进行了分析总结,归纳了基于精密钟差产品进行星载原子钟评估的数据处理方法和流程,统计了现阶段GNSS星载原子钟类型和指标水平,并采集一年的精密卫星钟差数据对GNSS星载原子钟进行了综合评估与对比分析。最后,对现阶段GNSS星载原子钟性能评估技术现状和问题进行了总结及展望。

关键词： GNSS 星载原子钟性能评估钟差模型稳定度

北斗星座设计虚拟仿真实验教学系统建设与实践

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测绘地理信息 2024年第3期49卷 145-150页

作者：黄观文王乐王利张勤李晓菲长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学马克思主义学院陕西西安710054

北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite sys⁃tem,BDS)星座在太空中的空间部署及运行轨迹不可见,地面星座设计及模拟系统昂贵或不公开,导致星座设计内容只能通过课堂进行理论讲授,无法实习实践,影响了测绘学科教学质量,亟待建设... 详细信息

北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite sys⁃tem,BDS)星座在太空中的空间部署及运行轨迹不可见,地面星座设计及模拟系统昂贵或不公开,导致星座设计内容只能通过课堂进行理论讲授,无法实习实践,影响了测绘学科教学质量,亟待建设北斗星座设计虚拟仿真实验教学系统。针对此问题,设计了一种BDS星座设计虚拟仿真实验教学系统,并介绍了其设计思路、总体框架、实验原理和建设成效。该系统采用Unity3D前端开发平台,利用C#、JavaS⁃cript、HTML5语言开发,包括星座模拟、地面数据模拟和效果评估3大模块,还原了BDS独具特色的混合星座和BDS地面跟踪站设计,并能对星座及地面站的设计效果进行初步评价,提升了教学效果,同时使学生能够从中体验到BDS设计中蕴含的中国智慧。系统已向社会共享,为学科教育和行业发展提供教学实践支撑。

关键词：北斗卫星导航系统虚拟仿真星座模拟地面数据模拟效果评估

无人机抛投式GNSS滑坡监测设备智能化部署选址方法

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测绘学报 2024年第6期53卷 1140-1153页

作者：许豪张勤王利舒宝杜源黄观文长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054

GNSS技术广泛应用于滑坡形变监测,而复杂艰险的高危滑坡往往人员难至,导致GNSS监测设备安装困难。无人机抛投部署技术为解决此问题提供了可能,然而其前提是为无人机抛投提供适宜的目标部署位置,传统的选址方法主要依赖专家现场踏勘评估... 详细信息

GNSS技术广泛应用于滑坡形变监测,而复杂艰险的高危滑坡往往人员难至,导致GNSS监测设备安装困难。无人机抛投部署技术为解决此问题提供了可能,然而其前提是为无人机抛投提供适宜的目标部署位置,传统的选址方法主要依赖专家现场踏勘评估,无法满足该场景应用需求。为此,本文首先利用无人机航测、InSAR-Stacking技术获取选址区域的DSM、DOM及地表历史形变速率图,然后基于深度学习、地形分析等方法提取历史形变、裂缝分布、坡度、地表粗糙度、植被指数、坡向等选址因子,最后基于层次分析法对多个选址因子进行决策融合,智能化评估滑坡区域内不同位置的选址适宜性并推荐无人机抛投式GNSS监测设备的目标部署位置。以甘肃黑方台滑坡区域为例开展选址试验,评估了该区域内的选址适宜性并推荐了4处GNSS监测设备部署位置,现场情况及历史站点形变序列验证了本文方法的有效性。本文方法综合考虑了形变监测、部署难度、观测条件及持续运行等需求,可高效评估选址区域内设备部署的适宜程度,对于提升无人机抛投式GNSS监测设备的部署效率及监测效果具有重要参考价值。

关键词： GNSS 无人机抛投滑坡监测监测站选址层次分析法

多系统PPP天顶对流层延迟时空序列精度评估及分析

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大地测量与地球动力学 2024年第7期44卷 698-703页

作者：张智超王乐刘国林陈世通黄观文长安大学地质工程与测绘学院西安市710054

利用2021-09全球80个MGEX测站进行PPP实验,以国际GNSS服务组织(IGS)发布的ZTD产品为参考进行比较分析。结果表明,多系统联合估计ZTD在精度上具有较大优势,GPS+BDS双系统比单GPS系统平均RMSE精度提高约0.6 mm, GPS+BDS+GLONASS+Galileo... 详细信息

利用2021-09全球80个MGEX测站进行PPP实验,以国际GNSS服务组织(IGS)发布的ZTD产品为参考进行比较分析。结果表明,多系统联合估计ZTD在精度上具有较大优势,GPS+BDS双系统比单GPS系统平均RMSE精度提高约0.6 mm, GPS+BDS+GLONASS+Galileo四系统比双系统精度提高约0.9 mm,单系统条件下GPS的ZTD估计精度高于BDS。在精度空间分布上,随着纬度升高ZTD估计精度提升较为明显,当纬度大于50°时,四系统PPP估计的ZTD精度优于5 mm。在纬度基本不变的情况下,观测站海拔升高可提升ZTD估计精度。在模糊度固定的情况下,ZTD估计精度明显提升,单GPS系统估计ZTD的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为7.6 mm和8.4 mm,相比于浮点解分别提高约11%和12%,平均收敛时间加快20 min。

关键词：精密单点定位天顶对流层延迟模糊度固定时空序列

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GNSS卫星轨道机动探测技术进展

导航定位学报 2024年第2期12卷 1-12页

作者：黄观文王媛媛龙正鑫秦志伟张勤长安大学地质工程与测绘学院西安710054 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室西安710054

针对轨道机动探测是各种空间任务的共性关键技术,是全球卫星导航系统(GNSS)精密定轨定位数据处理的首要工作,在卫星导航领域具有重要的研究意义,尤其是中国多星座构型的北斗卫星导航系统,轨道机动频繁,影响更为严重的现状,研究分析全球... 详细信息

针对轨道机动探测是各种空间任务的共性关键技术,是全球卫星导航系统(GNSS)精密定轨定位数据处理的首要工作,在卫星导航领域具有重要的研究意义,尤其是中国多星座构型的北斗卫星导航系统,轨道机动频繁,影响更为严重的现状,研究分析全球卫星导航系统(GNSS)卫星轨道机动探测技术的进展:概述轨道机动的概念、机动方式和机动时间;归纳整理目前GNSS卫星轨道机动探测中常用的技术方法,包括基于卫星轨道的探测方法、基于卫星广播星历的探测方法以及基于观测值的探测方法;总结各类卫星轨道机动探测方法的特点,并统计分析GNSS卫星的轨道机动频次与时段,指出随着GNSS卫星轨道机动探测方法的不断完善,实时及事后卫星轨道机动探测问题都得到了显著改善,促进了GNSS服务性能的进一步提升;最后,总结现有轨道机动探测方法的优势与局限性,展望GNSS轨道机动卫星数据处理中尚须进一步解决的重要问题。

关键词：全球卫星导航系统(GNSS) 轨道机动探测轨道互差广播星历伪距/载波相位

黄豆/旱稻间作与肥料协同作用对矿泥、赤泥土壤化处置的影响

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金属矿山 2024年第6期 220-228页

作者：杜诚豪成官文王云龙曾玉辉张正林黄振艺桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541006 广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林541006 广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心广西桂林541006 中国铝业股份有限公司广西分公司广西平果531400

针对矿泥、赤泥大规模堆存对周边环境造成严重污染的问题,以脱水矿泥、赤泥为研究对象,从土壤化处置基质的物理性质、化学性质以及微生物指标入手,探究黄豆/旱稻间作与肥料协同作用对纯矿泥基质及矿泥+赤泥混合基质土壤化效果的影响。... 详细信息

针对矿泥、赤泥大规模堆存对周边环境造成严重污染的问题,以脱水矿泥、赤泥为研究对象,从土壤化处置基质的物理性质、化学性质以及微生物指标入手,探究黄豆/旱稻间作与肥料协同作用对纯矿泥基质及矿泥+赤泥混合基质土壤化效果的影响。结果表明,随着土壤化处置时间的延长,两种基质的电导率呈先上升后下降的趋势,在土壤化过程中始终满足《土地复垦质量控制标准》(TD/T 1036—2013)要求;在土壤化处置115 d后,两种基质的pH值均在8.5以下,满足《矿山生态环境保护治理技术规范》(HJ 651—2013)的要求;矿泥、赤泥混合土壤化处置基质和纯矿泥土壤化处置基质中全氮含量均达到全国第二次土壤普查标准中的一级水平,速效钾含量分别达到2级和4级水平,有效磷含量均为4级水平以上,有机质含量均达到4级水平;在土壤化处置过程中基质粒径增大,容重下降,有利于作物种植;经过黄豆/旱稻间作与肥料协同作用,土壤中微生物多样性增加,种群丰富度提高,物种种群分布更加均匀,生态系统更加健康。本研究结果可为矿泥、赤泥土壤化处置生态修复提供参考。

关键词：矿泥赤泥土壤化肥料黄豆/旱稻间作协同生态修复

“一带一路”倡议背景下西部高校引智工作探索与实践

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高教学刊 2024年第2期10卷 19-23,28页

作者：黄观文李晓菲周珍珍长安大学国际合作与交流处西安710054 长安大学马克思主义学院西安710054

高校引进国外智力(简称“引智”)工作是提升学校科研创新能力的重要支撑。西部高校由于深处西北内陆,地域空间优势和经济发展能力远不如沿海城市,吸才引智工作举步维艰。“一带一路”倡议的实施为西部沿线城市带来国际合作的新机遇,该... 详细信息

高校引进国外智力(简称“引智”)工作是提升学校科研创新能力的重要支撑。西部高校由于深处西北内陆,地域空间优势和经济发展能力远不如沿海城市,吸才引智工作举步维艰。“一带一路”倡议的实施为西部沿线城市带来国际合作的新机遇,该文在分析西部高校引智工作现状的基础上,着力探讨如何搭乘丝绸之路顺风车,突破引智局限,改善引智方法;建立“顶层规划、多元模式、稳才留才、提质增效”的创新型引智体系,为西部高校打开国际化新格局,更好地服务于“一带一路”倡议的实施。

关键词：一带一路引智局限双一流建设引智成效引智体系