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星载激光测高仪大气干项延迟校正

红外与激光工程 2013年第4期42卷 909-914页

作者：马跃李松翁寅侃周辉武汉大学电子信息学院湖北武汉430060

星载激光测高仪发射的激光脉冲在通过地球大气层时发生折射,导致激光路径的延长,为了获得高精度的测距结果,必须对大气延迟进行修正;而大气干项延迟在大气延迟中占主导作用,仅由测量位置的地表大气压力决定。通过推导静态大气在非理想... 详细信息

星载激光测高仪发射的激光脉冲在通过地球大气层时发生折射,导致激光路径的延长,为了获得高精度的测距结果,必须对大气延迟进行修正;而大气干项延迟在大气延迟中占主导作用,仅由测量位置的地表大气压力决定。通过推导静态大气在非理想气体条件下的流体静力学方程,得出地表气压与位势高度有关的大气压力模型,结合NCEP基于标准大气压层的气象数据和GLAS测量的时间经纬度和高程数据,对位势高度使用4阶Runge-Kutta算法进行数值积分得出地表气压,进而计算大气干项延迟。通过该方法和NCEP地表气压估计得出的干项延迟分别与GLAS官方公布的干项延迟对比,该方法计算结果的趋势与准确程度均占优,且最大干项延迟误差小于2 cm。证明通过流体静力学方程数值积分计算地表气压的方法能够得出对星载激光测高仪较为准确的大气干项延迟。

关键词：激光测高仪大气延迟干项延迟地表大气压力

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多参考站GPS网提取精密大气延迟

测绘学报 2012年第4期41卷 523-528页

作者：张宝成欧吉坤袁运斌蒋振伟中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室湖北武汉430077 中国科学院研究生院北京100049

多参考站GPS网提取的大气延迟可服务于天气预报、精密定位等领域,但相关的提取方法存在缺陷,如已知信息利用不充分、大气延迟模型化误差较大等,影响提取结果的可靠性。从改进的GPS网平差策略入手,导出一种新的提取方法,其主要特点包括:... 详细信息

多参考站GPS网提取的大气延迟可服务于天气预报、精密定位等领域,但相关的提取方法存在缺陷,如已知信息利用不充分、大气延迟模型化误差较大等,影响提取结果的可靠性。从改进的GPS网平差策略入手,导出一种新的提取方法,其主要特点包括:①直接处理非差GPS观测值,并采用重新参数化方案消除观测方程中的列秩亏;②发掘各参考站坐标已知、整数双差模糊度等条件;③估计斜向的电离层延迟,且采用常速度过程模型化其时间变化特性。试验表明,新方法提取的大气延迟可实现优于1 cm的短期预报精度。

关键词： GPS 大气延迟重新参数化多参考站网

星载激光测高仪大气传输延迟对测距精度的影响

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红外与激光工程 2011年第3期40卷 438-442页

作者：赵欣张毅赵平建涂碧海中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

地球表层的大气折射可对激光测高仪的激光脉冲传输造成延迟,该延迟对激光飞行时间的测量精度以及地球表面三维轮廓的监测造成显著影响。因此,激光测高仪测距精度需要通过大气传播误差函数进行修正。着重讨论了激光脉冲基于天顶延迟的计... 详细信息

地球表层的大气折射可对激光测高仪的激光脉冲传输造成延迟,该延迟对激光飞行时间的测量精度以及地球表面三维轮廓的监测造成显著影响。因此,激光测高仪测距精度需要通过大气传播误差函数进行修正。着重讨论了激光脉冲基于天顶延迟的计算方法和相关映射函数模型的选择,并采用NMF连分式映射函数分别对干项和湿项进行计算。结果表明,在1.064μm波长,指向角偏差不超过10°的激光测高仪系统中,干项延迟可达2.35 m,为主要误差源,湿项延迟变化从1~4 mm不等,基本可以忽略。

关键词：激光测高大气延迟映射函数天顶延迟

中长距离网络RTK大气延迟的Kriging插值方法研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2012年第12期37卷 1425-1428页

作者：郭秋英郝光荣陈晓岩山东建筑大学土木工程学院济南市凤鸣路250101 南方测绘济南分公司济南市解放路19号250013

利用普通Kriging插值的指数函数模型和高斯函数模型,精密地实时估计网络RTK中用户站每一历元的大气延迟。利用一个含6个参考站的GPS网络(参考站间距为38.8～132.7km)的观测数据进行了实验,结果表明,对于长度为79.1km的基线的双差电离层... 详细信息

利用普通Kriging插值的指数函数模型和高斯函数模型,精密地实时估计网络RTK中用户站每一历元的大气延迟。利用一个含6个参考站的GPS网络(参考站间距为38.8～132.7km)的观测数据进行了实验,结果表明,对于长度为79.1km的基线的双差电离层延迟和双差对流层延迟,相应的Kriging插值(指数模型和高斯模型)的精度一般可达2cm和5cm,这表明普通Kriging插值可用于网络RTK用户站的大气延迟内插。

关键词： Kriging插值变异函数大气延迟网络RTK

大气延迟改进在永久散射体技术中的应用——以北京地面沉降监测为例

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大气延迟改进在永久散射体技术中的应用——以北京地面沉降监测为...

作者：姜栋首都师范大学

学位级别：硕士

SAR测量技术用几幅影像就可以监测上万平方公里的地表形变,其监测精度可达到亚毫米级(Ferretti,2007)。相对传统的水准测量和GPS测量监测技术它具有很大的成本优势。其中,为克服时间空间去相干以及大气影响而设计提出的新方法中,PS技术... 详细信息

SAR测量技术用几幅影像就可以监测上万平方公里的地表形变,其监测精度可达到亚毫米级(Ferretti,2007)。相对传统的水准测量和GPS测量监测技术它具有很大的成本优势。其中,为克服时间空间去相干以及大气影响而设计提出的新方法中,PS技术是一种典型且极具应用价值的手段(Ferretti,2002)。 PS技术通过同一地区获取的多幅多时相SAR图像,先提取出经过长时间间隔仍具有较好相干性的像元构成一个成像区的小子集,也就是相位稳定像元构成的小子集,然后研究该子集内的像元的相位变化,分析得到可信度高的形变测量值,以此来监测轻微的地表运动。那些相位稳定的单个像元被称为“永久散射体”(Permanent Scatterer,PS),它们可以被看作天然的GPS测量网结点,即使周围地区的相干性不好,在这些相位稳定的像元上也能得到可靠的高程和形变测量结果。另外,如果PS的实际尺寸小于图像分辨率单元,即使干涉基线距超过平常所谓的临界基线距,在这些PS点上像对之间的相干性仍然可以得到较好的保证。借助这种技术就有可能把感兴趣区所有SAR影像都利用起来。 PS技术解决了InSAR的两个关键问题,一是时间去相关性,二是大气的影响。永久散射体的有效识别是PS技术的核心,现存的PS点选取方法大致可归为两种,即相关系数阈值法和振幅离差指数阈值法(Ferretti,2001)。相关系数法主要考虑两方面问题,一是确定窗口大小,二是确定PS识别阈值。相关系数是基于局部移动窗口来计算的,其大小对相关系数估计值具有直接的影响。Colesanti等人的研究表明(Colesanti,2002),阈值取0.3时,能较好地过滤掉雷达散射特性不稳定的分布型面状目标,如水体和植被覆盖区域。Ferretti等人的理论研究表明,在高信噪比像元上,可以用时序振幅信息来衡量相位噪声水平,以像元的振幅稳定特征来代替相位噪声水平进行PS的识别行之有效。但是对于信噪比较低的散射体,振幅离差与相位稳定性之间的简单关系被打破了,这种方法不再有效。本文重点介绍了一种基于干涉相位空间相关性的PS技术的原理与处理过程,这种方法能够在缺少高亮度散射体的区域识别并提取出形变信息,所需数据量比通常PS技术大大减少,并且能够适用于没有先验形变信息、形变速度不稳定的地区。另外,InSAR的一个主要误差源是电磁波信号在穿过大气时产生的相位延迟,尤其是对流层水气的影响。Zebker等人在1997年提出,在相对潮湿的云层中,20%的空间或时间变化会导致10到14厘米的形变测量修复误差。而北京地处华北平原北端,西北都是山区,山前迎风坡加剧水汽凝结。因此大气作用对InSAR监测北京地区精度的影响不可忽视。GPS同步观测可以获得高精度大气对流层中的可降水汽量,因此可以用GPS大气数据来模拟和削弱干涉图中的大气效应。但是此方法的局限性是:必须有足够多的GPS监测站,必须获得与SAR图像拍摄同步的GPS连续观测资料,目前在很多情况下还无法满足这些条件。使用MODIS数据进行大气延迟改进存在的主要问题是,由于MODIS比ASAR过境时间晚两个小时,所以数据存在时差。通过对大气延迟理论与方法的深入分析研究,本文提出一种使用MERIS数据改进大气延迟作用的模型。用时间基线大于一天的两景MERISWV数据,制成天顶延迟路径差分图。MERIS与ASAR同时搭载2002年3月1日发射升空的ESA ENVISAT卫星。实验使用MERIS降低分辨率的近红外水汽产品改进大气延迟作用,并将此方法融入到新PS技术中,以北京地区为例,进行了实例分析与结果验证。

关键词：合成孔径雷达干涉测量差分干涉测量永久散射体大气延迟地面沉降

基于地形和GPS观测的SAR干涉图大气延迟估计

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大地测量与地球动力学 2011年第1期31卷 142-146,155页

作者：杨成生张勤赵超英王宏宇王亚男长安大学地质工程与测绘学院西安710054

大气效应尤其是大气水汽含量在时间和空间上变化引起的雷达信号传播延迟,是重轨雷达干涉测量中难以消除的主要误差源之一。仅借助对GPS水汽的空间数学插值实现对InSAR中的大气延迟改正时,由于未能顾及地形对大气湿延迟的影响,导致改正... 详细信息

大气效应尤其是大气水汽含量在时间和空间上变化引起的雷达信号传播延迟,是重轨雷达干涉测量中难以消除的主要误差源之一。仅借助对GPS水汽的空间数学插值实现对InSAR中的大气延迟改正时,由于未能顾及地形对大气湿延迟的影响,导致改正效果较差。针对这一问题,分析了大气湿延迟中垂直分层部分与地形的关系,建立了两者间相关函数模型,进而提出了顾及地形影响的大气延迟插值新方法。实验结果表明:插值新方法较常规距离权倒数和克里格法,具有明显的优越性。

关键词： SAR 干涉图 GPS 大气延迟插值方法

卫星轨道和大气延迟误差联合校正的山地DEM提取

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测绘科学 2016年第8期41卷 54-58,66页

作者：姚顽强陈卫南李涛高小明陈巍马飞西安科技大学测绘科学与技术学院西安710054 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心北京101300 西南交通大学遥感信息工程系成都610031

针对轨道误差和大气延迟误差是制约ALOS PALSAR数据快速获取大面积及高精度数字高程模型的主要因素这一问题,该文提出一种基于埃尔米特(Hermite)插值和高程大气模型对两种误差进行联合矫正的方法。首先,采用埃尔米特插值法对轨道矢量数... 详细信息

针对轨道误差和大气延迟误差是制约ALOS PALSAR数据快速获取大面积及高精度数字高程模型的主要因素这一问题,该文提出一种基于埃尔米特(Hermite)插值和高程大气模型对两种误差进行联合矫正的方法。首先,采用埃尔米特插值法对轨道矢量数据进行插值,以提高去除平地效应的效果;然后,建立高程与相位之间的线性模型,去除与高程相关的大气延迟误差;最后,进行相位高程转换得到数字高程模型。利用陕西省彬县地区的两景ALOS PALSAR数据进行实验分析。结果表明,该方法获取的数字高程模型以航天飞机雷达地形测绘使命为参考的均方根误差为14.48m,比常规干涉方法获取的结果有很大的提高,证明了该方法的有效性。

关键词： ALOS PALSAR数据轨道误差埃尔米特插值 Hermite 大气延迟 DEM

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地球科学激光测高系统大气延迟修正算法

激光技术 2007年第2期31卷 169-171页

作者：王欢李松周辉武汉大学电子信息学院武汉430079 武汉大学测绘学院武汉430079

为了对大气传播延迟误差进行修正,达到精确测量的目的,推导了天顶延迟的理论计算公式;在大仰角情况下提出了一种简化的映射函数,并把它与连分式映射函数进行了比较。以地球科学激光测高系统在南极的观测数据为依据,分析得到该系统的平... 详细信息

为了对大气传播延迟误差进行修正,达到精确测量的目的,推导了天顶延迟的理论计算公式;在大仰角情况下提出了一种简化的映射函数,并把它与连分式映射函数进行了比较。以地球科学激光测高系统在南极的观测数据为依据,分析得到该系统的平均大气延迟量为2.35m,修正误差控制在12mm以内。结果表明,在大仰角情况下,两者对总延迟的影响差异不超过0.1mm。总的延迟量可以通过天顶延迟和映射函数计算得出。

关键词：大气与海洋光学大气延迟映射函数天顶延迟

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差分干涉雷达测量技术大气延迟分析

测绘通报 2011年第5期 10-12页

作者：付春永谭克龙中煤航测遥感局陕西西安710054

在分析大气延迟原理的基础上,利用差分干涉像对组成闭合环,通过查看闭合环相位直方图分布来判断大气延迟的存在与否,并用差分干涉相位相加减的方法消除大气延迟的影响,利用该方法对原来不能产生干涉条纹的干涉像对进行处理,取得良好的... 详细信息

在分析大气延迟原理的基础上,利用差分干涉像对组成闭合环,通过查看闭合环相位直方图分布来判断大气延迟的存在与否,并用差分干涉相位相加减的方法消除大气延迟的影响,利用该方法对原来不能产生干涉条纹的干涉像对进行处理,取得良好的效果。

关键词：差分干涉雷达测量技术大气延迟闭合环直方图