煤矿采动区土壤湿度GNSS反射信号遥感模型方法研究

煤矿采动引起大范围地表挠动，由此带来严重的生态环境问题。项目研究基于GNSS多路径反射信号反演土壤湿度的新型对地观测的模型方法，开展监测和研究土壤湿度对煤矿采动的响应以及采动引起的生态环境演变机理和规律，实现"资源开发与生态环境保护协调发展"具有重要的理论意义和实用价值。主要研究内容包括：（1）试验比较分析研究地基GNSS反射信号反演土壤湿度变化的理论模型、方法及应用条件，进一步完善相关理论模型；（2）为煤矿采动区建立高时空分辨率的地表土壤湿度监测模型，研究采矿引起下垫面变化等对土壤湿度的挠动规律，分析土壤湿度的时空变化及诱发机制。项目意义：深入研究GNSS-R反演土壤湿度的基础模型和方法，探索干旱半干旱矿区土壤湿度对煤矿采动的响应过程，为指导矿区保护生态环境、优化资源开发、开展防灾减灾及土地复垦以减轻采矿负面效应提供决策技术支持。

基于全球卫星导航定位系统观测信号遥感反演土壤湿度是当前GNSS-R领域的研究热点。项目研究基于GNSS多路径信号反演土壤湿度的新型对地观测模型方法，探索采动影响、降雨条件等作用下土壤湿度分布特征和变化。研究内容包括：（1）针对GNSS观测数据存在多路径效应影响，研究了地基GNSS多路径信号提取的混合粒子滤波算法，并探讨了区域动态变形监测分析与卫星组合导航定位；（2）探索了地基GNSS观测遥感反演土壤湿度变化的理论模型、方法及应用条件，进一步完善相关模型。分析了不同下垫面条件的GNSS反射信号特征，采用信号分离，经快速傅里叶变换提取地表土壤环境特征，研究表明特征幅值的变化能够有效辨识土壤湿度的变化；（3）基于ICF和PO模型试验研究建立了GPS-R土壤含水量反演模型精化模型，结合GNSS观测遥感反演和土壤湿度计实测数据对比分析表明基于GNSS-R遥感方法能够探测土壤湿度变化。项目进一步研究探索了GNSS反射信号遥感反演获取陆面特征的基础理论、模型与方法，可为科学采矿、资源生态环境保护提供技术支持。项目取得了较为丰富的成果，目前发表SCI期刊论文5篇、EI期刊论文8篇，出版专著1部，培养毕业博士研究生2名、硕士研究生6名，申报专利1项、软件著作权1项。项目实施提升了人才培养质量与水平，锻炼和提升了项目组成员科学研究学术素养，总体上达到预期目标。