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基于CYGNSS数据的星载GNSS-R水体分布探测方法研究

2021-08-02汪俊涛朱勇超李江洋陶庭叶

大地测量与地球动力学 2021年8期

汪俊涛 朱勇超,2,3,4 高 飞 李江洋 陶庭叶

1 合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥市屯溪路193号,230009 2 东华理工大学江西省数字国土重点实验室,南昌市广兰大道418号,330013 3 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079 4 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079

全球导航卫星系统反射技术(global navigation satellite system reflectometry, GNSS-R)是一种新型的遥感探测技术[1],该技术以GNSS卫星的L波段为信号源,可用于研究海洋测高[2]、海面风速[3]、海冰[4]、土壤湿度[5]、植被[6]及水体[7]等地表参数。

Rajabi等[8]提出基于GNSS-R的水体分布探测方法,但由于散点图不能直观地表现水体区域的变化,且CYGNSS卫星在内陆实际测量的反射信号信噪比变化很大,难以在全球范围内捕捉到水体,尤其是小型水体。因此,本文在前人研究基础上提出一种新的基于星载GNSS-R的水体探测方法,利用CYGNSS卫星的信噪比数据获取地表反射率,并以刚果盆地为例进行研究。

1 CYGNSS与研究区域

1.1 CYGNSS

飓风全球导航卫星系统(CYGNSS)是美国航空航天局于2016-12发射的由8个低地球轨道航天器组成的卫星星座,每颗卫星上都有一个GNSS-R接收机,可以同时跟踪和处理4个GPS信号,并利用从地表反射后获取的GPS L1 C/A信号生成延迟多普勒图(DDM)。相较于单基站结构,CYGNSS卫星对地表粗糙度的敏感性较低[8],其低成本、低功耗的无源传感器可提供更短的重访时间[9]。单个CYGNSS卫星的信号覆盖范围取决于入射角及信号漫反射和镜面散射之间的相对关系,在陆地上取决于不同的入射角,信号覆盖范围横向分辨率大约为0.5~1 km,沿轨道纵向分辨率大约为5 km;……

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