近日，金双根教授在国际遥感领域顶级期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（中国科小黄书
一区TOP期刊，2024年影响因子为8.6）发表题为“High-frequency centimeter-accuracy water level estimation in the Yangtze River using multi-GNSS interferometric reflectometry”学术论文。第一作者和通讯作者为小黄书
金双根教授。本项研究得到河南省国际科技合作重点项目（项目编号：241111520700）、天津市重点研发计划项目（24YFYSHZ00110）等资助。
水位测量对管理和保护水资源至关重要，特别是长江干流水位对旱涝、水运、农业和生态系统具有重大影响，而传统的水位测量仍然存在诸多问题和局限性，如成本高和覆盖率低，且是水体接触点位测量。金双根教授长期从事全球导航卫星系统（GNSS）遥感理论方法与应用研究，揭示了GNSS反射测量信号散射机理，提出了GNSS遥感方向，突破了GNSS遥感技术难题，推广了其在海洋、陆地、植被、冰川、水文等应用。例如GNSS干涉反射测量（GNSS-IR）水位计不受云雾和天气等影响，具有低成本、全天候、近实时、连续观测等特性，但其水位监测反演精度、分辨率和时效性等制约该技术发展和业务化应用。本研究融合了GPS、GLONASS、Galileo和BDS卫星系统信噪比 (SNR)观测数据，通过滑动窗口与变分模态分解（VMD）、迭代加权最小二乘（IRLS）和Savitzky-Golay（S-G）滤波相结合，获得了长江中上游三峡库区巴东站（BADO）和下游出海大通站（DATO）关键断面近实时5分钟时间间隔的高精度水位监测。
图1. 长江上下游GNSS测站分布和天线覆盖信息。(a) BADO和DATO地理位置；(b)和(d)分别是BADO和DATO站天线和周围环境；(c) BADO站第一菲涅尔区，仰角为 5°和25°；(e)DATO站第一菲涅尔区，仰角为5°和30°。
单系统和多系统GNSS联合结果表明，VMD 方法利用每个窗口信噪比 (SNR) 数据有效地提供了更准确和更稳定的反演结果。与单一系统测量相比，联合多系统GNSS和过滤后的结果相比官方水位计实测值准确度提高了45.88%以上。BADO 站均方根误差 (RMSE) 为 4.86 厘米，DATO 站为 2.28 厘米，两个测站决定系数 (R2) 均为 0.99。长时间观测实验结果表明，联合多系统GNSS观测能够连续近实时5分钟、厘米级水位监测，为水文监测和实时水资源管理提供了新的手段，相关技术已经在长江上中下游和黄河中游进行业务化监测应用。
图2. GNSS-IR多系统融合估计结果与水位计实测值比较：(a) BADO和(b) DATO。红色点表示GNSS-IR多系统联合估计结果，黑色线表示水位计实测值。
论文信息：
Jin, S.G., Z. Chen, and H. Peng (2025), High-frequency centimeter-accuracy water level estimation in the Yangtze River using multi-GNSS interferometric reflectometry, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens.. 63, doi: 10.1109/TGRS.2025.3594071.
论文链接：
//ieeexplore.ieee.org/document/11104096
