研究成果

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GNSS地学应用
时间:2020-06-06 作者:张小红,郭斐 点击:
       当前,GNSS已成为近地空间环境监测的一种重要手段。提高其监测的精度、时空分辨率以及实时处理能力,有助于我们精细认识地球有关圈层的活动规律,减少地震、空间天气等自然灾害对人类的危害,其研究也是国际地学领域的前沿课题。
       在GNSS地震学方面,课题组首次实现了基于实时PPP模糊度固定技术的GNSS地震监测与预警,将北、东、天三个方向的同震位移提取精度分别提升了18.2%、51.2%和48.7%,进而提高了地震震级与位错反演的准确性和可靠性,对震后应急救灾具有重要意义。在此基础上,提出了一种利用单个台站观测数据实时求解测站同震位移的新方法“历元间位置差法”。该方法不再需要基准站,也不需要解载波相位模糊度,从而提升了利用GNSS进行地震学研究的适用性,为实时监测地震发生时的瞬时运动,研究地震震源破裂过程提供了一种有效途径。针对传统宽频地震仪量程饱和、强震仪存在基线偏差等问题,提出了一种顾及基线偏差改正的高频GNSS和强震仪组合模型,解决了联合高频GNSS和强震仪观测数据快速确定地震预警基本要素的关键问题。成果发表在国际地学权威期刊Geophys. Res. Lett.上。
GNSS震源参数反演
       在电离层监测方面,课题组构建了一种GPS探测电离层行波扰动(TIDs)的二阶数值差分方法,该方法不仅精度高,而且能充分利用低高度角的观测数据,显著提升了TIDs的探测能力。首次发现海啸在远场引起的电离层扰动信号会和其它扰动信号叠加的现象,并观测到反射海啸波激发的电离层行波扰动;利用COSMIC星载GPS观测数据,采用球谐模型参数化等离子体含量(PEC)及其分布,用最小二乘法估计球谐系数,建立了格网化全球PEC模型,对研究全球PEC的结构特征具有重要意义。成果发表在J. Geophys. Res.等刊物。
 
       在水环境遥感监测方面,课题组研究了电离层延迟高阶项对对流层延迟湿分量(ZWD)和水平梯度参数的影响,发现在太阳磁暴期间,电离层高阶项对ZWD估值的影响最大可达20 mm,且其对南北方向梯度参数的影响大于东西方向。在GNSS-R海面高监测方面,利用GPS和北斗的三频SNR数据,反演了海平面的高度变化,取得了与验潮站参考值基本一致的反演结果,并通过小波降噪方法将两者的相关系数从0.83提高到0.95,反演精度提高了40.6%。在GNSS-R积雪参数反演方面,提出了一种基于聚类与归一化算法改正不同方位角地形起伏误差的方法,利用北斗和Galileo三频相位组合法,实现了厘米级的积雪深度反演。相关成果发表在卫星导航与遥感领域的国际权威刊物GPS Solut.、Remote Sens.等刊物上。

GNSS-R积雪深度反演
  
GNSS-R海平面监测