土壤水分是储存在上层土壤中的水,它是各种过程和应用中的关键变量,例如数值天气预报,洪水预报,农业干旱评估,水资源管理,温室气体核算等。现有的土壤湿度监测手段(如烘干称重、遥感观测、湿度计测量等)具有高成本、低时空分辨率、破坏观测对象、费时费力、重复观测周期长等不足。GNSS测站周围的环境会对其观测值产生多路径效应影响,如何利用多路径效应引起了国内外学者的注意。随着全球卫星导航系统研究与应用的不断深入,以GNSS-IR技术为代表的基于多路径效应影响的信噪比信息反演测站周围环境参数的课题成为一个新的研究热点,使得GNSS在地表遥感领域崭露头角。基于微波L波段的GPS信号用于土壤湿度监测具有成本低、高时间分辨率、实时性强、高自动化等优点,引起众多学者的关注。本文的主要研究内容和成果如下:1.简述GNSS信号传播理论。讨论了反射信号的覆盖区域和物理特性。对利用GNSS-IR技术进行土壤湿度反演的基本原理和基本流程进行阐述。并利用实测数据进行验证。单星相位与土壤湿度相关系数基本在0.8以上。2.针对利用GNSS-IR技术反演土壤湿度过程中,单星结果不稳定,可靠度不高的情况,提出利用赋权融合的方法,得到多星土壤湿度反演结果。实验证明,赋权融合可以有效提高反演结果的精度和稳定性。预测与实际数据线性相关性达0.96。3.利用实验数据,证明了理论上可以利用信噪比残差序列的频率进行土壤湿度的反演。针对实际环境中信号噪声过多,导致难以利用反射信号频率的问题,提出侧面观察的方法,有效的反映了土壤湿度的变化趋势。两测站侧面观察法结果的相关系数为0.68和0.73。4.总结了利用GNSS-IR技术进行土壤湿度反演的技术优势和特点。并就该技术发展中遇到的问题和进一步发展的方向进行展望。随着国内各地市逐步完善CORS网络,利用GNSS-IR技术扩展地面参考站的应用就显得尤为重要。