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作为地球循环系统的重要组成部分，高时空分辨率的精确积雪厚度测量对水文学、气象学以及环境科学等领域意义重大，同时可以为全球气候变化和水文管理提供重要的科学依据。但传统冰川观测站进行雪厚的测量，仅能获取稀疏的点位信息，且成本高，操作困难，这在冰盖区域难以实现。而卫星雷达遥感手段中，星载传感器设备所获取的雪厚信息时间分辨率较低，卫星重访周期长，陆基遥感手段如雷达、微波测距仪等可获取高分辨率雪厚信息，但运行维护成本高，同时存在着数据测量准确度不高，监测的实时性不强等问题。近年来，随着GNSS应用的不断发展与推广，研究发现GNSS多路径效应与地表物理特征参数有关，因此通过GNSS反射信号反演雪厚能够得以实现。该技术可以弥补现有观测手段成本高、时空分辨率低以及监测时效性不强等问题，能够极大弥补中尺度分辨率上的空白。
本文从国内外已有研究入手，对利用GNSS反射信号反演雪厚的模型建立及相关反演方法进行了深入的探讨，并利用中国北极黄河站采集的多年观测数据，进行了相关反演研究。论文的主要工作及创新点如下:
(1)提出了基于小波分解的雪厚反演算法改进，以减少噪声信号功率对反演结果的影响，从而提高了反演结果的可靠性、精度以及数据利用率。并利用本文提出的改进算法，对比分析了基于信噪比观测值、双频载波相位观测值组合以及三频载波相位观测值组合的雪厚反演差异，并对其精度进行了相应评估。结果表明，基于信噪比的雪厚反演方法相较于载波相位观测值的组合反演方法，反演结果误差更小，精度更高，数据利用率最高，反演结果稳定可靠。
(2)设计了对比实验，比较了不同天线类型与天线放置方式对雪厚反演结果的影响，结果表明，对于当前基于GNSS反射信号的雪厚反演精度来说，反演结果均在容许误差范围内。验证了利用常年固定GNSS站点采集的观测值数据进行雪厚反演研究的可行性。
(3)利用北极黄河站采集的多年信噪比数据，对本文提出的改进算法进行了验证，并结合黄河站积雪厚度变化复杂，反复积累、消融的特点，将积雪的变化分为积累期、消融期和稳定期三个阶段，探究总结了不同积雪时期改进算法的可行性与有效性，并对不同积雪时期雪厚反演精度进行了相应评估。结果表明改进算法在反演精度及数据利用率上均有一定提升，尤其是积雪积累期和消融期精度提升比较明显。最后结合黄河站当地的降雨资料，探讨了其对GNSS雪厚反演精度的影响。结果表明降雨会影响积雪表面的介电常数、积雪粒径以及密度等物理特征参数，从而降低反演精度。
(4)利用黄河站采集的多模多频观测值数据，对比分析了北斗全球组网后，各载波频段反演结果与其它全球导航卫星系统的精度差异，同时利用黄河站多频多模的数据，实现了多频多模的GNSS-R雪厚反演，并对各卫星系统各个频段的反演结果进行了归纳总结，同时对反演结果的差异给出了相应的解释。结果表明，雪厚反演结果与载波频率没有直接关系，各系统所得结果之间没有明显差异。我国的北斗导航系统完成全球组网后，其反演结果精度与GPS相当，且数据利用率优于GPS。
本文从国内外已有研究入手，对利用GNSS反射信号反演雪厚的模型建立及相关反演方法进行了深入的探讨，并利用中国北极黄河站采集的多年观测数据，进行了相关反演研究。论文的主要工作及创新点如下:
(1)提出了基于小波分解的雪厚反演算法改进，以减少噪声信号功率对反演结果的影响，从而提高了反演结果的可靠性、精度以及数据利用率。并利用本文提出的改进算法，对比分析了基于信噪比观测值、双频载波相位观测值组合以及三频载波相位观测值组合的雪厚反演差异，并对其精度进行了相应评估。结果表明，基于信噪比的雪厚反演方法相较于载波相位观测值的组合反演方法，反演结果误差更小，精度更高，数据利用率最高，反演结果稳定可靠。
(2)设计了对比实验，比较了不同天线类型与天线放置方式对雪厚反演结果的影响，结果表明，对于当前基于GNSS反射信号的雪厚反演精度来说，反演结果均在容许误差范围内。验证了利用常年固定GNSS站点采集的观测值数据进行雪厚反演研究的可行性。
(3)利用北极黄河站采集的多年信噪比数据，对本文提出的改进算法进行了验证，并结合黄河站积雪厚度变化复杂，反复积累、消融的特点，将积雪的变化分为积累期、消融期和稳定期三个阶段，探究总结了不同积雪时期改进算法的可行性与有效性，并对不同积雪时期雪厚反演精度进行了相应评估。结果表明改进算法在反演精度及数据利用率上均有一定提升，尤其是积雪积累期和消融期精度提升比较明显。最后结合黄河站当地的降雨资料，探讨了其对GNSS雪厚反演精度的影响。结果表明降雨会影响积雪表面的介电常数、积雪粒径以及密度等物理特征参数，从而降低反演精度。
(4)利用黄河站采集的多模多频观测值数据，对比分析了北斗全球组网后，各载波频段反演结果与其它全球导航卫星系统的精度差异，同时利用黄河站多频多模的数据，实现了多频多模的GNSS-R雪厚反演，并对各卫星系统各个频段的反演结果进行了归纳总结，同时对反演结果的差异给出了相应的解释。结果表明，雪厚反演结果与载波频率没有直接关系，各系统所得结果之间没有明显差异。我国的北斗导航系统完成全球组网后，其反演结果精度与GPS相当，且数据利用率优于GPS。