首页期刊导航|武汉大学学报（信息科学版）
期刊信息/Journal information
武汉大学学报（信息科学版）
武汉大学学报（信息科学版）

刘经南

月刊

1671-8860

journalw@whu.edu.cn

027-68778465

430072

武汉市珞喻路129号武汉大学测绘校区

武汉大学学报（信息科学版）/Journal Geomatics and Information Science of Wuhan UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为测绘专业学术期刊，主要刊登测绘、遥感、图形图像处理等专业及相关学术论文。发表论文强调先进性、创造性。该刊发表的论文部分收录于EI、SCI、AJ等。
正式出版
收录年代

    典型水循环参数星载GNSS-R/SoOP-R遥感探测的研究现状

    吴学睿宋少辉马文骁郭鹏...
    1-14页
    查看更多>>摘要：全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术是利用导航卫星的反射信号进行遥感的一种新兴的对地观测方式,其在海洋领域的研究相对较早和成熟,但是近年来随着星载探测计划的发展,如英国的TechDemoSat-1、美国的旋风全球导航卫星系统(cyclone GNSS,CYGNSS)以及中国的风云三号E星,其在陆地领域遥感研究的优势和潜质已经逐步显现.首先,总结了 目前机理模型的研究现状;然后,回顾了星载GNSS-R及其他机会卫星反射信号遥感(signal of opportunity reflection remote sensing,SoOP-R)的典型陆面水循环参数的研究现状,以及GNSS-R技术在土壤水分、植被、地表冻融监测上的应用,并梳理了最新SoOP-R技术在根区土壤水分和雪水当量的研究现状;最后,总结了 目前在前向机理模型研究和后续反演算法开发中存在的潜在问题,以期在一定程度上推动该项技术在水循环主要气候气象参数探测的发展.

    GNSS-RSoOP-R土壤水分植被地表冻融根区土壤水分雪水当量

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    星载GNSS-R反演土壤湿度研究进展与思考

    张双成郭沁雨马中民刘奇...
    15-26页
    查看更多>>摘要：土壤湿度作为陆地水循环中最为活跃的部分,在陆面水分的形成、转化和消耗过程中扮演重要角色,同时它也是影响水文过程、植被状态及气候条件的关键参数.传统的直接测量法耗时耗力,无法实现大范围监测需求,而光学遥感法易受云层、植被遮蔽,微波遥感法则无法兼顾时空分辨率.首先,介绍利用全球导航卫星系统反射测量(global naviga-tion satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术反演土壤湿度的基本理论,并分析反演过程中出现的误差源以及现有的误差校正方法及其局限性.然后,从3个方面分析了近年来星载GNSS-R反演土壤湿度的研究进展:(1)星载GNSS-R星座发展现状;(2)星载GNSS-R反演土壤湿度的算法综述,包括经验模型、半经验模型和机器学习方法;(3)融合星载GNSS-R与其他数据反演土壤湿度的进展及方向.最后,讨论了 目前利用星载GNSS-R技术反演土壤湿度所面临的技术难点,并对未来研究重点进行展望.

    星载GNSS-R土壤湿度机器学习旋风全球导航卫星系统

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    利用GNSS折射测量技术反演小麦体积含水量

    徐天河李云伟
    27-36页
    查看更多>>摘要：小麦体积含水量是表征小麦生理状态、影响小麦产量的重要参数,传统的测量手段如人工采样烘干、卫星遥感等,难以实现小麦体积含水量的连续、动态、高精度监测,由此提出了 一种利用全球导航卫星系统(global navigation satellite sys-tem,GNSS)折射测量技术反演小麦体积含水量的方法.首先,使用两组GNSS天线同时接收直射信号和穿透小麦植株层的折射信号,利用两信号的振幅比表示折射信号的衰减程度;然后,基于电磁波传播理论,建立了 GNSS直射、折射信号的物理模型,并在此基础上导出小麦体积含水量、振幅比、小麦高度、气温的函数关系,进而构建了反演小麦体积含水量的数学模型.利用导航型GNSS设备采集的数据对所提方法进行了验证,结果表明,在小麦拔节期、抽穗期和成熟期,该方法反演的小麦含水量与人工实测数据符合较好;当小麦含水量在1～7 kg/m3范围内时,反演结果的平均误差、标准差和均方根误差分别为0.058 kg/m3、0.396 kg/m3、0.399 kg/m3.研究结果证明了利用导航型GNSS接收机准确获取植被含水量动态变化信息的可行性,为低成本、低功耗、小型化GNSS植被含水量监测设备的研制奠定了基础.

    GNSS折射测量技术小麦体积含水量折射信号信噪比振幅比

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    基于轨迹聚类的GNSS-IR多系统组合土壤湿度估计方法

    郑南山何佳星丁锐章恒一...
    37-46页
    查看更多>>摘要：全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术能探测浅层地表的土壤湿度.针对多系统组合的土壤湿度反演问题,基于轨迹聚类方法,从全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)导航系统的信噪比观测数据中提取多径干涉相位,利用经验模型求解轨迹聚类后的土壤湿度估计值,以加权平均方式得到系统组合后的估计结果.结果表明,BDS、Galileo反演精度相当且优于GPS、GLONASS,基于轨迹聚类的多系统组合土壤湿度估计方法的均方根误差为0.0414cm3/cm3,相比于单系统的综合反演精度提升约16.3％,相比于单系统的最佳频段反演精度提升约5.2％,所提方法能有效监测土壤湿度的变化.

    土壤湿度GNSS-IR信噪比多系统组合轨迹聚类

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    一种土地类型标签精细化的GNSS-R 土壤湿度反演方法

    郭斐董桂芳朱逸凡张小红...
    47-55页
    查看更多>>摘要：针对传统的星基全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术在土壤湿度反演中对土地覆盖类型信息利用不全面的问题,引入基于国际地圈生物圈计划(international geosphere bio-sphere programme,IGBP)分类的土地覆盖类型数据,考虑不同土地类型间的相似性和差异性,根据语义关系设计了精细化的特征标签,并将其加入BP(back propagation)神经网络中构建土壤湿度反演模型.利用该方法得到的土壤湿度与参考值的相关系数为0.85,均方根误差为0.060 cm3/cm3,相比于已有的IGBP编号标签法,反演精度提升了 7.7％.结果表明,精细化土地覆盖类型标签法可以更大程度地利用土地覆盖信息,不依赖植被、地表粗糙度等辅助数据,有效实现土壤湿度反演.

    GNSS反射测量技术土壤湿度IGBP土地覆盖类型标签精细化BP神经网络

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    "吉林一号"宽幅01B卫星GNSS-R数据风速反演研究

    王峰李建强杨东凯郑琦...
    56-67页
    查看更多>>摘要：为了初步分析和评估"吉林一号"宽幅01B卫星全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)测量数据反演海面风速的有效性和可用性,建立未标定时延多普勒相关功率峰值信噪比、归一化时延波形前沿斜率和后沿斜率反演海面风速的模型,得到了反演模型反演风速与ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)风速的均方根误差.当无严格数据质量控制和数据定标时,时延-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)的峰值信噪比、时延波形前沿和后沿斜率的反演风速的均方根误差分别为3.22m/s、3.67m/s和3.49m/s.当控制信噪比大于-6dB时,DDM峰值信噪比反演的风速的均方根误差满足低风速反演精度2m/s的需求,但数据量下降为无严格数据质量控制的78.11％;对于前沿和后沿斜率,当信噪比大于-3 dB时,均方根误差小于2m/s,数据量下降至53.74％.结果表明,"吉林一号"宽幅01B卫星的GNSS-R数据可用于海面风速的测量.

    "吉林一号"宽幅01B卫星星载GNSS-R海面风速反演时延-多普勒图

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    GNSS-IR潮位反演中高仰角数据质量控制方法

    赵涛叶世榕罗歆琪夏朋飞...
    68-76页
    查看更多>>摘要：全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术可利用信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)数据包含的多路径信息反演潮位,但通常需限制仰角范围,导致可用数据量少以及时间分辨率不足.针对上述问题,提出一种数据质量控制方法,重构SNR残差序列获得仅受多路径影响的SNR序列,再设计并训练Transformer神经网络模型对数据进行分类,在潮位反演前筛除无效SNR数据,将高仰角数据纳入可用范围.实验表明,该方法可大幅度提升高仰角数据有效率,将反演站点的可用数据仰角范围扩展至5°～30°,从而显著提升可用数据量和潮位反演值的时间分辨率,对利用GNSS-IR技术的海啸、风暴潮实时监测等应用和长期海平面变化等海洋研究具有重要意义.

    GNSS干涉反射测量潮位监测Transformer模型数据质量控制高仰角

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    一种考虑地形影响的GNSS-IR冻土冻融形变监测方法

    刘善伟梁承佳万玮张洁...
    77-89页
    查看更多>>摘要：多年冻土区地表高程因活动层每年的融化和冻结而发生季节性下沉和隆起,对工程建筑的安全、生态环境的平衡以及全球气候变化等方面都具有重要的影响.利用全球导航卫星系统干涉反射(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)遥感对冻土冻融形变进行监测是一种新型技术手段.针对格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)系统等长重访周期卫星因每日轨迹不重复造成的地形影响,提出了 一种考虑地形的冻土冻融形变监测方法,通过引入反射面倾斜角消除地形变化影响,反演得到更接近实际情况的季节性冻融形变.利用位于美国阿拉斯加北部的SG27站点2018年、2019年无雪日GNSS信噪比数据进行了实验,并与现有研究中的反演方法所得结果进行了对比分析,验证了该方法在冻土冻融形变监测中的有效性.实验结果表明,相比于不考虑地形影响的方法,GLONASS和Galileo所得地表高程变化具有更小的离散性以及更小的不确定性,与复合模型拟合的一致性和决定系数R2都有了一定提升,标准差总平均分别减小约28.9％和36.9％,R2总平均分别提高约0.23和0.24,且不可重复轨道每日数据利用率总平均增幅分别约为19.6％和22.8％.研究结果为监测冻土冻融形变提供了有价值的参考,同时拓展了多GNSS系统的GNSS-IR冻土冻融监测应用.

    GNSS-IR冻土冻融形变信噪比地形

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    一种改进的星载GNSS-R卷积神经网络海冰检测方法

    叶世榕罗歆琪南阳夏朋飞...
    90-99页
    查看更多>>摘要：卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)已用于星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)海冰检测,其具有数据预处理简单、最大限度保留反射面信息等优势,但已有GNSS-R CNN海冰检测方法研究的数据集时间跨度较小,代表性有限,且未考虑训练集内海水、海冰时延多普勒图(delay-Doppler map,DDM)的比例对方法泛化能力的影响.针对该问题,首先提出一种筛除畸形DDM方法,有效筛除错误数据;然后,设计合适的CNN结构及参数,通过小样本对比实验发现CNN模型在训练集内海水、海冰DDM的比例为1∶1时具有高准确率和最佳泛化能力,并优化数据集选取策略;最后使用2018年全年大样本数据集评估改进的方法在大数据量和大时间跨度时的有效性和可靠性.研究表明,改进的方法通过加强数据质量控制、优化数据集选取策略,提升了 CNN海冰检测方法的泛化能力及可靠性,使其更适用于实际应用场景,为海冰消融等研究提供参考.

    卷积神经网络时延多普勒图海冰检测全球导航卫星系统反射测量技术

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    地基GNSS-R公路边坡形变监测实验及误差分析

    严颂华梅捷陈永谦陈璨...
    100-108页
    查看更多>>摘要：目前,使用全球卫星导航系统反射测量技术进行形变监测存在未进行真实坡面实验、未分析卫星运动影响和未探究接收天线位置偏移对形变监测结果的影响等问题.针对实际公路边坡进行形变监测,分析了卫星运动和反射信号接收天线位置偏移两种因素对形变反演精度的影响,提出一种同时适用于中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)卫星运动和倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit,IGSO)卫星微小位置偏差的校正方法.接收天线位置偏移情况下的形变监测实验结果表明,通过运动卫星校正,利用MEO卫星对28.0 cm和11.7 cm位移的形变反演误差分别低至1.97 cm和0.56 cm,相较于校正前误差分别减小3.03 cm和2.70 cm;通过接收天线位置偏移实验,得出当天线位置偏移镜面反射线分别处于垂直方向约±6°和水平方向约±5°范围内时,不会对形变估测与反演结果造成大的影响.

    全球卫星导航系统反射测量技术形变反演相位误差补偿北斗系统

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普