［本站讯］近日，空间科学研究院卫星导航与遥感课题组徐天河教授团队在地球科学和遥感领域IEEE系列期刊上发表多篇关于GNSS-R遥感应用的研究论文，包括IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（IEEE TGRS）（TOP期刊，JCR 1区，IF: 8.125）期刊1篇、IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters（IEEE GRSL）（JCR 1区，IF：5.343）期刊2篇和IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing（IEEE J-STARS）（JCR 1区，IF：4.479）期刊1篇。GNSS除其传统的定位、导航和授时功能外，还可以利用其反射信号进行对地遥感观测。与传统的遥感技术相比，GNSS-R以其可实现全天时、全天候、低成本和高时空分辨率观测等优势，在遥感领域发挥着越来越重要的作用。近期，本团队利用GNSS-R技术分别在反演海面高度、积雪厚度以及农田土壤湿度等方面取得了新的研究进展。
图1 两个测站中新方法获取的海面高度与验潮站结果比对
基于单天线GNSS-R技术的海面高度和积雪厚度反演研究。利用现有大量GNSS观测站的观测数据，同样可以用于GNSS-R遥感研究。在传统常用信噪比（SNR）法反演海面高度和积雪厚度的基础上，提出了利用载波相位和伪距观测值组合、信号强度观测值来实现GNSS-R遥感相关参数。新方法与原方法可实现相同精度（分米级到厘米级）的海面高度和积雪厚度反演，可弥补原方法中SNR数据可能经常不存在的缺陷。相关成果发表在IEEE TGRS和IEEE J-STARS上，论文第一作者为团队副研究员王娜子，通讯作者为徐天河教授。
图2 基于GNSS-R反演的积雪厚度与原位数据比较
基于双天线GNSS-R技术的高精度海面高度反演研究。基于QZSS GEO卫星信号获取了高稳定度、高精度GNSS-R海面测高。本研究使用团队自研的GNSS-R软件接收机、利用直射信号的跟踪结果对反射信号实现开环跟踪，获取了二者的干涉载波相位差观测值。推导了卫星运动与直射和反射信号间路径差的关系，采用高度角变化很小的QZSS GEO卫星，使卫星运动对相位观测值的影响降到最低。并采用60秒时长的相干积分，进一步提高了反射信号的信噪比。结果表明，利用QZSS GEO卫星数据反演的海面高精度约为1.4 cm。该成果发表在IEEE GRSL期刊上，论文第一作者为团队博士后贺匀峤。
图3 QZSS GEO反射信号跟踪结果及载波相位测高结果
基于双天线GNSS-R技术的高精度土壤湿度反演研究。提出利用波长更长、衍射能力更好、自由空间衰减更小的QZSS L5波段信号，实现裸土状态下基于GNSS-R技术的土壤湿度反演。与土壤原位数据比较，GEO卫星数据的反演结果精度可达0.01m3/m3, IGSO卫星数据的反演结果精度为0.033–0.071 m3/m3。该成果发表在IEEE GRSL期刊上，论文第一作者为王娜子副研究员，通讯作者为徐天河教授。
图4 基于QZSS卫星反射信号的土壤湿度反演结果与原位数据的比较
不同平台GNSS-R长期观测站的设立。近期，为实现不同平台的GNSS-R技术应用研究，本团队针对海面高度和土壤湿度反演两个参数，在山东省重大创新工程项目、国家自然科学基金和山东省基金的支持下，分别与威海市农业科学院和威海市海洋与渔业监测减灾中心合作设立了GNSS-R农田土壤湿度观测站和海洋环境监测站，为本团队GNSS-R遥感技术研究提供了数据基础。
卫星导航与遥感课题组主要致力于国家综合PNT、地表环境监测与全球海平面变化和卫星/无人机光谱遥感等三个方向的研究。课题组PI是国家重点研发计划首席科学家、山东大学杰出中青年学者（第一层次）徐天河教授。本团队还拥有山东大学兼职讲席教授/中科院院士1人，国家特聘教授2人，山东省“外专双百计划”特聘教授1人，副教授/副研究员6人，讲师1人，博士后4人，以及硕/博士研究生40余人。课题组已经形成了以著名专家领衔、中青年专家为中坚力量、青年学科骨干为主体，在国内外有重要影响力的学术队伍。同时，也积累了丰硕的研究成果：近5年来团队承担了国家重点研发计划项目、问海计划、军委科技委重大项目，国家自然科学基金重大项目、山东省重点研发计划等40余项科研项目；发表SCI/EI论文百余篇，取得专利和软件著作权30余项，获得省部级科技奖4项。
原文链接：
1.Sea-Level Monitoring and Ocean Tide Analysis Based on Multipath Reflectometry Using Received Strength Indicator Data From Multi-GNSS Signals
2.Soil Moisture Estimation Based on GNSS-R Using L5 Signals From a Quasi-Zenith Satellite System
3.Applications of Ground-Based Multipath Reflectometry Based on Combinations of Pseudorange and Carrier Phase Observations of Multi-GNSS Dual-Frequency Signals
4.Coastal Altimetry Using Interferometric Phase From GEO Satellite in Quasi-Zenith Satellite System
