基于潮汐調和分析的全球定位系統-多路徑反射測量技術潮位預報

王 森， 劉立龍， 黃良珂， 周 威

(1.桂林理工大學測繪地理信息學院， 桂林 541004； 2.廣西空間信息與測繪重點實驗室， 桂林 541004； 3.海軍工程大學電氣工程學院， 武漢 430079)

潮位的準確監測和預報對于水利工程建設、港口航道設計、潮汐發電和風暴潮預警等具有重要的意義[1]。目前，沿岸潮位的監測、預報多采用驗潮站進行監測，存在著驗潮站隨著固體潮和海洋負荷變化而運動的問題，故難以準確監測潮位的絕對變化[2]。基于全球定位系統的多路徑反射(global positioning system-multipath reflection，GPS-MR)測量技術可以有效監測潮位變化，且能克服傳統驗潮站海陸基準難以統一的問題[3]。因此，GPS-MR可以作為潮汐變化監測的重要補充手段。

GPS-MR技術是全球定位系統反射(global positioning system-reflection，GPS-R)測量的一類[4]。不同于傳統的雙天線GPS-R，GPS-MR技術不需要特制的接收機和天線，僅采用大地型測量接收機和右旋極化天線，通過分析GPS直反射信號的干涉效應在信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)上的變化來反演地表環境參數[5]。該技術相對于傳統的雙天線GNSS-R來說，節約監測成本，便于推廣應用。中外對GPS-MR監測的研究已經取得了一定成果，并將其應用于海平面高度測量[6]、雪深測量[7]、土壤濕度[8]以及植被監測[9]。諸多學者針對GPS-MR潮位反演做了大量有意義的工作，文獻[10]采用卡爾曼濾波方法對SNR原始序列進行濾波，削弱了GPS信噪比數據中的粗差對反演的影響；文獻[11]考慮了潮位的瞬時變化，構建了顧及海平面變化速率的GPS-MR潮位反演模型；文獻[12]采用經驗模態分解方法提取SNR反射信號，剔除了部分非海面反射低頻信號的影響；……