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摘 要

本文首先对基于GNSS信噪比的积雪深度变化的研究目的和意义进行了简短的叙述，积雪深度作为一个在全球气候系统、水资源的管理，农牧业发展以及灾害预测等方面都有重要影响的自然环境参数有重要的作用。其次对GNSS-R的研究现状从国内和国外两个方向进行了介绍，GNSS-R发展至今已经有了20多年的历史，相对于国外，国内的GNSS-R技术起步较晚。随着GNSS-R 技术的逐步成熟，GNSS-R 的应用领域从最初的海洋遥感(海面高度、海面风场等)过渡到了陆面遥感（土壤湿度、植被含水量、积雪深度测量）。本课题就是基于GNSS信噪比的积雪深度测量，对GNSS信噪比和多路径效应之间的关系进行研究，提取反射信号分量，确立反射信号分量和积雪深度之间的关系来反演积雪深度。GNSS从最开始的海面测高应用，到海面风场反演，直到后来发展到积雪深度、土壤湿度和植被含水量等的陆面应用

关键词：GNSS；SNR；多路径效应；积雪深度

Abstract

In the beginning,the aim and importance of the research on snow depth change which is based on GNSS SNR are introduced briefly. Snow depth plays an important role as a natural environment parameter which has important influence on global climate system, water resources management, agriculture and animal husbandry development and disaster prediction. Secondly, the research status of GNSS-R is introduced from both domestic and foreign directions, GNSS-R development has been more than 20 years, compared with foreign countries, domestic GNSS-R technology started late.GNSS-R application fields are changed from the initial ocean to sensing (such as height of sea surface and sea surface wind field.)because of the maturity of GNSS-R technology. this topic is based on the snow depth measurement of GNSS signal-to-noise ratio.People can extract the reflected signal component and build up the relationship between the reflected signal component and the snow depth so that the snow depth can be retrieved ,which is due to the survey of the relationship between GNSS signal-to-noise ratio and multipath effect .

Keywords: GNSS;SNR; multipath effect; snow depth

目录

摘要............................................2

1.绪论..........................................4

1.1 研究目的与意义.........................4

1.2 国内外研究现状.........................4

1.3 研究内容与论文结构.....................6

2.基于 GNSS 信噪比的积雪深度测量................8

2.1 信噪比观测值...........................8

2.2 多路径效应.............................8

2.3反射点和反射有效区域.....................9

2.4 多路径效应和信噪比之间的关系............10

2.5 GNSS信噪比积雪深度测量模型..............13

3.数据处理......................................14

4.总结与展望....................................19

3.1 总结与展望..............................19

参考文献........................................19

第一章绪论

1.1研究目的与意义

积雪深度作为一个自然环境参数有重要的作用，在全球气候系统、水资源的管理，农牧业发展以及灾害预测等方面都有重要影响。如何实现积雪深度的有效监测成了一个非常重要的问题。常规的积雪深度测量方法，比如测雪杆、超声波雪深测量仪等，只能进行局部测量不能进行大范围的积雪深度测量，获得的是单个点的雪深信息，时空分辨率也低，且经济成本高。相对于常规的积雪深度测量，基于GNSS的积雪深度测量有全天候、全天时、测量范围大、多种信号源、时空分辨率高等优点，在海冰分布探测、海面风场反演、海平面测高、土壤水分、植被覆盖率、积雪深度等方面展现出广阔的应用前景。GNSS-R反射信号遥感以地基/空基/天基平台为载体，处理全球导航卫星发射的L波段信号经反射面反射的GNSS信号，提取我们需要的信息。GNSS观测站遍布全球，利用现有的GNSS测站的数据就可以进行积雪深度测量，经济成本相对于常规测量来说比较低廉。全球导航和定位系统以后会发展的越来越好，越来越多的导航和定位卫星以及不同频段的GNSS信号可供我们使用，在积雪深度监测方面更加方便和可靠。特别是全球化气候变暖的今天，基于GNSS-R 信噪比观测积雪深度变化对于全球气候变化，水资源管理有重要作用。

1.2 GNSS-R国内外研究现状

GNSS-R( GlobalNavigation Satellite System Reflectometry)全球导航卫星反射信号遥感是近20年来新兴的一个跨学科研究领域^[1]。GNSS-R反射信号遥感以地基/空基/天基平台为载体，处理全球导航卫星发射的L波段信号经反射面反射的GNSS信号，来提取我们需要的信息。

接收机可以接收全球定位系统多路径信号首次发现是在1994年，法国科学家 Auber 在做实验的时候发现的，全球定位系统多路径信号是可以被接收的^[3]，而美国科学家 Garrison和Katzberg 则把这种在测量中需要剔除的多路径误差发展成为了一种新的遥感手段。随后欧空局的科学家Martin-Neira 等人基于PARIS干涉进行了测高实验，在荷兰的Zeeland 桥，证明GPS 反射信号可以用来探测海面信息。之后ESA 在地中海进行了空基测高试验，与TOPEX/POSEIDON卫星轨迹相匹配。Picardi 等人建立的海面散射双基地模型在海面测高，海面风场和海浪信息方面都有重要的作用。美国JPL 的Low 和Zuffada 等人、NASA 兰利研究中心与科罗拉多大学在海面风场方面都取得了研究成果。

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