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摘要

全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）干涉反射（interferometric reflectometry,IR）测量技术是一种有效的“遥感水位计”，能够检索海洋、河流、湖泊、水库等在全球参考基准下的水位信息。然而，当测站观测环境复杂、接收卫星信号受限时，GNSS-IR测量技术接收的水面反射信号信噪比序列数量不足，导致单一测站水位反演精度降低。为此，提出一种基于稳健估计的GNSS-IR多测站融合水位监测方法，将面向同一水体的所有测站卫星弧段反演点联合优化定权，削弱各测站反演离群粗值的影响，提高水位监测模型的鲁棒性和稳定性。为验证所提方法的有效性，利用中国山西省西龙池抽水蓄能电站上水库3个接收不同区域水面反射信号的监测站数据开展实验。结果表明，在面对抽水蓄能电站日变幅达18.7 m的水位快速升降过程时，融合水位反演结果与水位计实测数据相关系数高达0.983，且多测站融合水位结果精度显著优于单测站水位监测，融合反演结果的相对精度为0.06，较单个测站监测结果提高了30%～70%。

主要图表

结论

本文提出了一种面向同一水域的多测站融合GNSS-IR水位监测方法，通过WinLSP分析或小波时频方法识别SNR残差序列的频率，并利用稳健估计方法设置等价权函数剔除反演粗差结果，解决了单个测站的水位检索值较少、不足以反映水位变化特征的问题。利用周日水位变化超过18.70 m的西龙池抽水蓄能电站GNSS监测站采集的数据验证了方法的有效性，得到的主要结论如下：（1）利用WinLSP方法和小波时频分析方法能够有效识别SNR残差序列的频率，两种频率识别方法的结果一致性较高。（2）使用多测站融合GNSS-IR水位监测方法反演西龙池上水库水位，融合结果与1 h水位计测量结果的相关性高达0.983，与单一测站水位反演相比，提高了结果的精度和可靠性。因此，多测站融合GNSS-IR水位监测方法能够综合多测站信息，提高水位反演的可靠性，未来可以利用GNSS设备同时探究水利工程的长期变形特征和长期水位变化之间的响应关系。