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申请/专利权人：桂林理工大学

摘要：本发明提出一种顾及系统间偏差修正的GNSS‑IR实时土壤湿度反演方法，属于GNSS‑IR干涉测量及土壤湿度监测技术领域，包括：基于GPSGLONASS卫星反射信号获取的初始双频相位，首先选取与日均土壤湿度相关性最高的卫星相位作为基准轨道相位，并采用一阶多项式对各卫星相位进行拟合，得到修正系统间偏差的卫星相位。进而通过每小时滑动窗口获取卫星相位的平均值，并采用滑动平均法对其进行平滑处理，得到实时相位序列。最后采用轻量级梯度提升机（LGBM）构建土壤湿度实时反演模型，实现土壤湿度的高精度、实时反演。本发明可以有效修正不同系统卫星间相位的偏差，解决了目前GNSS‑IR局限于日均土壤湿度获取问题。

主权项：1.一种顾及系统间偏差修正的GNSS-IR实时土壤湿度反演方法，包括以下步骤：步骤一：GNSS数据及土壤湿度获取；本实验选择位于美国科罗拉多州的PBO网络P041测站的观测数据作为实验数据；降雨量数据和测站的土壤湿度由国际土壤湿度网（https:ismn.earthen）提供；步骤二：GNSS数据预处理；通过TEQC解算GNSS卫星数据，获取各卫星的信噪比（Signal-to-NoiseRatio，SNR）数据、卫星仰角以及方位角等信息；步骤三：GNSS卫星反射信号分离；通过集合经验模态分解EnsembleEmpiricalModeDecomposition，EEMD对GPS和GLONASS卫星信号进行自适应地分解，得到各卫星的反射信号；进而采用非线性最小二乘法NonlinearLeastSquares，NLS对其进行拟合求解出相位；步骤四：相位异常值的检测与修复；结合三倍标准差和萨维茨基-戈雷滤波器Savitzky-GolayFilter，SGF检测与修复各卫星中存在的相位异常值，得到各卫星的初始双频相位；步骤五：各卫星相位的时间统一；各卫星的初始相位均有对应的一段SNR数据序列，将该序列时段的中间时刻作为卫星相位的获取时间并记录下来；步骤六：不同系统间卫星相位的偏差修正；通过皮尔逊相关性分析选取与单日土壤湿度映射关系最好的卫星相位作为基准轨道相位；采用一阶多项式对各卫星轨道初始双频相位与基准轨道相位进行线性拟合，得到修正偏差的各卫星相位；步骤七：GNSS实时相位序列获取；将一天分为24个小时滑动窗口，根据各卫星相位的获取时间，将其划分到对应的小时滑动窗口内；采用等权平均法求取每个小时滑动窗口内卫星相位的平均值，并通过滑动平均法对其进行平滑处理，获得连续的实时相位序列；步骤八：土壤湿度实时反演模型构建；通过LGBM构建土壤湿度实时反演模型，将获得的实时相位序列构成建模数据集，设置训练集与测试集的比例为7：3，通过模型参数的调整和优化后实现高精度土壤湿度的实时反演。

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