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青藏高原区域不同地表类型对应后向散射系数的时变分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第5期48卷 730-740页

作者：陈晓东郭金运孙明智朱广彬常晓涛山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048

后向散射系数(σ_(0))是卫星雷达高度计的观测量之一,被广泛应用于地表状态监测、积雪冰层厚度反演、卫星测高定标与验证等过程。根据Jason-2测高卫星的地球物理数据记录分离出青藏高原Ku波段的σ_(0)数据,以GlobeLand302020版本的地表... 详细信息

后向散射系数(σ_(0))是卫星雷达高度计的观测量之一,被广泛应用于地表状态监测、积雪冰层厚度反演、卫星测高定标与验证等过程。根据Jason-2测高卫星的地球物理数据记录分离出青藏高原Ku波段的σ_(0)数据,以GlobeLand302020版本的地表数据为分类基础,通过经纬度数据对σ_(0)赋予地表属性,获取不同种类地表特征对应的σ_(0)数据在2008-12—2016-09期间的时变序列,利用奇异谱分析原理提取出的不同地表属性中σ_(0)的趋势项信息和周期项信息,并对周期项结果进行快速傅里叶变换分析。结果表明:水体、湿地区域对应的σ_(0)数值较高,冰川和永久积雪区域对应的σ_(0)数值较低。在整个区域,σ_(0)存在多种周期信号。人造地表、裸地、灌木地的地表性质稳定,区域对应的σ_(0)周期不显著。在其余区域,σ_(0)的变化具有显著的周年和半年周期,且变化振幅不一致,各个区域对应的σ_(0)趋势变化有所差异。

关键词：卫星测高 Jason-2 后向散射系数青藏高原奇异谱分析

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GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第7期47卷 1122-1132页

作者：刘路郭金运周茂盛鄢建国纪兵赵春梅武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 海军工程大学导航工程系湖北武汉430033 北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站北京100830

为了对多个全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯卫星导... 详细信息

为了对多个全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system,GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,Galileo)、北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)、准天顶卫星系统(quasi⁃zenith satellite system,QZSS)等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明:5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力(full operational capability,FOC)卫星的大量发射及运行,其广播星历轨道、钟差精度大幅度变好,切向轨道、法向轨道与钟差精度已赶超GPS;BDS的广播星历轨道精度离散度较大,钟差精度出现不稳定现象;QZSS的广播星历轨道与钟差精度的稳定性与离散度相对最差。以2018年1 a的广播星历与精密星历为例分析了各个系统当前的广播星历精度,结果表明,当前GPS、GLONASS、Galileo、BDS、QZSS的考虑轨道误差与钟差误差贡献的空间信号测距误差(signal⁃in⁃space ranging error,SISRE)分别为0.806 m、2.704 m、0.320 m、1.457 m、1.645 m,表明Galileo广播星历整体精度最高,GPS次之,其次分别是BDS、QZSS和GLONASS。只考虑轨道误差贡献的SISRE分别为0.167 m、0.541 m、0.229 m、0.804 m、0.675 m,表明GPS广播星历轨道精度最高,其次分别是Galileo、GLONASS、QZSS和BDS。GPS卫星广播星历中新型号卫星的钟差精度总体要优于旧型号卫星。

关键词：全球导航卫星系统广播星历精密星历轨道误差钟差误差

基于多层感知机重建GRACE与GRACE-FO之间数据缺失的黄河流域陆地水储量变化

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地球物理学报 2022年第7期65卷 2448-2463页

作者：石通刘新穆大鹏李成名郭金运邢云鹏山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 山东大学空间科学研究院山东威海264209 中国测绘科学研究院北京100036

GRACE重力卫星于2017年6月结束,GRACE-Follow On(GRACE-FO)任务于2018年5月启动,导致了约一年的数据缺失.为了研究长时间序列陆地水储量的变化情况,需要重建这两代重力卫星之间的数据.本文基于多层感知机的神经网络模型,通过将GLDAS、CP... 详细信息

GRACE重力卫星于2017年6月结束,GRACE-Follow On(GRACE-FO)任务于2018年5月启动,导致了约一年的数据缺失.为了研究长时间序列陆地水储量的变化情况,需要重建这两代重力卫星之间的数据.本文基于多层感知机的神经网络模型,通过将GLDAS、CPC土壤湿度、土壤温度、蒸散量以及降水量等数据作为输入参数,GRACE等效水高作为输出参数来训练神经网络,以黄河流域为研究区域,得到缺失等效水高.通过分析黄河流域等效水高时间序列,得出在2002—2020年间研究区域水储量整体上呈现以-0.51±0.03 cm·a^(-1)速率减少的趋势.GRACE反演的等效水高相对于降水、蒸散量以及土壤温度滞后时间达2~3个月.通过小波分析验证了GRACE与GLDAS、CPC计算的等效水高具有较强的相关性,且均具有明显的周年共振周期.

关键词： GRACE GRACE-FO 多层感知机黄河流域等效水高

基于Sentinel-1B SAR数据的2018年寿光洪水遥感监测及灾害分析

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自然灾害学报 2021年第2期30卷 168-175页

作者：栾玉洁郭金运高永刚刘新山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 福州大学环境与资源学院福建福州350116

基于Sentinel-1B SAR数据采用面向对象阈值分割法提取2018年寿光洪灾前、中、后3个时期的水体信息,同时基于Sentinel-2A光学数据利用面向对象CART决策树分类法实现研究区土地利用类型分类,分析了研究区的受灾情况。由Sentinel-1B SAR数... 详细信息

基于Sentinel-1B SAR数据采用面向对象阈值分割法提取2018年寿光洪灾前、中、后3个时期的水体信息,同时基于Sentinel-2A光学数据利用面向对象CART决策树分类法实现研究区土地利用类型分类,分析了研究区的受灾情况。由Sentinel-1B SAR数据得到的水体提取结果总体精度均在95%以上,表明SAR数据适用于水体信息的提取。据监测结果,研究区内洪水淹没总面积为198.59km 2,其中寿光市受淹面积最大,在各类地物中工矿仓储用地受灾情况最为严重。

关键词： Sentinel-1B 面向对象水体提取寿光洪水

多源卫星测高数据监测拉昂错1992年—2020年水位变化

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遥感学报 2022年第1期26卷 126-137页

作者：孙明智刘新汪海洪袁佳佳李成名郭金运山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 武汉大学测绘学院武汉430079 中国测绘科学研究院北京100036

青藏高原湖泊水位是反映生态环境变化的重要指标,为了使用多源卫星测高数据构建高精度、长时序的湖泊水位时间序列,本文提出了一种基于大气路径延迟校正、波形重定、异常值检测、卫星间偏差调整的高精度湖泊水位序列构建策略。以拉昂错... 详细信息

青藏高原湖泊水位是反映生态环境变化的重要指标,为了使用多源卫星测高数据构建高精度、长时序的湖泊水位时间序列,本文提出了一种基于大气路径延迟校正、波形重定、异常值检测、卫星间偏差调整的高精度湖泊水位序列构建策略。以拉昂错为研究对象,利用本文方法对TOPEX/Poseidon、Jason-1/2/3高度计数据进行处理,构建了拉昂错1992年—2020年的高精度水位时间序列,讨论分析了1992年—2020年湖泊水位、面积和流域内降水、温度、蒸发的关系。结果表明,拉昂错水位在1992年—2020年整体下降约6.00 m,平均变化趋势为-0.21±0.01 m/a,水位变化呈现明显周年性;本文方法构建的湖泊水位序列长、精度高,均方根误差为13.10 cm。

关键词：卫星测高 TOPEX/Poseidon Jason-1/2/3 拉昂错湖泊水位青藏高原

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垂线偏差测量的固体潮和海潮改正

测绘学报 2022年第7期51卷 1215-1224页

作者：郭金运金鑫边少锋常晓涛山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 海军工程大学导航工程教研室湖北武汉430033 自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048

垂线偏差是大地测量学和地球物理学的基础数据。固体潮和海潮是影响高精度垂线偏差测量的重要因素,固体潮改正主要表现为天体引潮位对垂线偏差的直接影响及造成地球形变而产生的附加位对其的间接影响。本文基于引力场球谐展开理论,推导... 详细信息

垂线偏差是大地测量学和地球物理学的基础数据。固体潮和海潮是影响高精度垂线偏差测量的重要因素,固体潮改正主要表现为天体引潮位对垂线偏差的直接影响及造成地球形变而产生的附加位对其的间接影响。本文基于引力场球谐展开理论,推导了垂线偏差测量中固体潮和海潮的改正公式。利用JPL DE421星历和EOT11A海潮模型,计算全球19570个GNSS测站处垂线偏差的潮汐改正值,分析了垂线偏差潮汐改正的时空变化规律。通过实例给出了日、月引潮位及附加位、海潮对垂线偏差子午和卯酉分量的改正。现有高精度垂线偏差测量精度已达到0.1″,而固体潮和海潮对垂线偏差的改正总量级可达我国一等天文规定精度(0.3″)的17%,因此在高精度的垂线偏差应用中需要顾及潮汐改正。

关键词：垂线偏差引潮位固体潮海潮球谐展开

顾及海底地形坡度的南海海底地形分区GGM反演

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地球物理学进展 2022年第5期37卷 1789-1798页

作者：安德超郭金运纪兵李真黄令勇刘新山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 海军工程大学导航工程教研室武汉430033 61618部队北京100094 中国科学院国家空间科学中心北京100190

利用重力地质法(Gravity-Geologic Method,GGM)反演海底地形时,海水与海底洋壳的密度差异常数是影响反演精度的一项关键参数.由于海底地形复杂程度的影响,不同区域密度差异常数存在差异.针对于此,本文以南海局部海域(113°E—119°E,12... 详细信息

利用重力地质法(Gravity-Geologic Method,GGM)反演海底地形时,海水与海底洋壳的密度差异常数是影响反演精度的一项关键参数.由于海底地形复杂程度的影响,不同区域密度差异常数存在差异.针对于此,本文以南海局部海域(113°E—119°E,12°N—19°N)为实验区,依据区域内坡度及地形分布,将研究区域划分为6个子区域,分别求取每个子区域的最佳密度差异常数,以改善海底地形反演的精度.基于HY-2A测高数据获得的重力异常数据,反演了研究区域格网间隔1′×1′的SGGM海底地形模型.结果表明,将SGGM模型与检核点实测水深进行比较,其差值的标准差为101.46 m,相对精度为2.82%,优于GEBCO_2021模型、V19.1模型对比实测水深差值的标准差(131.50 m、129.81 m)与相对精度(3.64%、3.59%).结合各子区域不同的坡度及船测点分布,统计各子区域相对精度为2%~4%,并分析得出反演较差结果集中分布在地形突变区域,而坡度平缓区域的标准差可达到42.20 m.此外,同未进行区域划分而采用一个密度差异常数反演的结果相比,反演精度提高了9.68 m,说明了本文模型的构建精度得到了有效提升.

关键词：重力地质法密度差异常数坡度重力异常海底地形

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欧洲地区GPS站速度估计及地壳运动分析

山东科技大学学报（自然科学版） 2021年第6期40卷 11-19页

作者：李国伟周茂盛山东省国土测绘院山东济南250102 山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590

利用GAMIT/GLOBK 10.7获取欧洲约70个GPS站2011—2016年的高精度坐标时间序列。利用奇异谱分析(SSA)和最小二乘拟合相结合进行站速度估计,并将估计结果与最小二乘谱分析估计值及SONEL站速度对比,在此基础上对欧洲地壳运动规律进行分析... 详细信息

利用GAMIT/GLOBK 10.7获取欧洲约70个GPS站2011—2016年的高精度坐标时间序列。利用奇异谱分析(SSA)和最小二乘拟合相结合进行站速度估计,并将估计结果与最小二乘谱分析估计值及SONEL站速度对比,在此基础上对欧洲地壳运动规律进行分析。结果显示:站速度估计的中误差平均值均小于0.45 mm/yr,优于常规最小二乘谱分析估计精度,说明在一定程度上避免了周期和噪声项的影响;与SONEL站速度平均差值小于0.6 mm/yr,外附精度较好;水平方向,欧洲大部分地区以约20 mm/yr的速度向西北方向运动;垂直方向,北纬45°以南的欧洲地区呈下沉的趋势,且大部分区域运动速度小于5 mm/yr,北纬45°以北则呈上升趋势,且上升速度随纬度的增高而增大,靠近北极圈的部分地区的上升速度达20 mm/yr。

关键词：奇异谱分析最小二乘拟合站速度地壳运动全球定位系统(GPS)

基于边长约束网平差的微型GNSS阵列高精度定位方法

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山东科技大学学报（自然科学版） 2021年第2期40卷 21-30页

作者：东旭华郭金运孔巧丽金鑫赵春梅山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站北京100830

针对目前全球导航卫星系统(GNSS)动态观测中存在短时间内难以得到较为精确坐标的现象,提出由相距极短的GNSS天线\接收机组成且空间分布已知的微型GNSS阵列定位的方法。载波相位双差观测可以消除载波信号中的接收机钟差和卫星钟钟差,对... 详细信息

针对目前全球导航卫星系统(GNSS)动态观测中存在短时间内难以得到较为精确坐标的现象,提出由相距极短的GNSS天线\接收机组成且空间分布已知的微型GNSS阵列定位的方法。载波相位双差观测可以消除载波信号中的接收机钟差和卫星钟钟差,对流层延迟误差、电离层延迟误差、卫星星历误差经过双差观测后也可以忽略不计,从而得到高精度的动态基线向量。本研究以经过载波相位双差观测后得到的高精度动态基线向量为观测量,并通过激光跟踪仪进行距离测量确定阵列天线之间的边长,以边长为约束,对微型GNSS阵列进行边长约束网平差,进而得到阵列中天线的精确坐标。结果显示:对微型GNSS阵列中所有独立基线的边长进行约束是所有约束网平差中精度最高的方案,微型GNSS阵列中的天线经过平差解算后比不添加约束的网平差的精度提高了20%以上。

关键词：微型GNSS阵列边长约束网平差载波相位双差观测基线向量高精度