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随着我国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)的逐渐完善,从2018年12月27日开始,BDS系统成为第四个可以实现全球定位服务能力的定位导航系统,除了可以提供授时、通信和定位等服务,和其他GNSS(Global Navigation Satellite System)系统一样,BDS卫星信号也可用于监测地表环境。目前,GNSS-R(Global Navigation Satellite System Reflectometry)技术已经广泛应用于获取雪深变化,海平面变化和土壤湿度变化探测等研究领域中。水位变化是电站大坝重要的监测任务之一,有助于监测和分析电站大坝的运行状态,本文尝试应用GNSS-R技术进行电站大坝水位反演。不同于传统的电站大坝水位获取方式,这种方式可以改善传统水位采集方式的自动化程度低,可靠性低等弊端,实现高效率的水位变化监测。因此,结合GPS/BDS系统卫星的信噪比信号进行水位反演研究,对于GNSS-R技术的拓展和水电大坝的水位监测具有重要意义。本文基于水面反射的多路径信号特性,分析了BDS/GPS系统信号频率、高度角范围、弧段长度等因素对电站大坝水位反演结果的影响,实现了利用GNSS接收机获取电站大坝水位变化结果,并进一步分析了电站水位与变形之间的相关性,其中为了准确分析水位等因素与GNSS监测位移之间的关系,本文还以电站大坝垂线位移为基准,分析验证了GNSS监测位移的可靠性。研究内容及成果主要包括以下几个方面:(1)本文对比分析了BDS B1/B2频率和GPS L1/L2频率,实验结果表明,BDS B1频率和GPS L1频率将保证最大的卫星利用率和反演成功率;由于电站大坝附近环境的遮挡,可利用的低高度角范围有限,实验分析了不同高度角范围的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)数据对水位反演结果的影响,发现20°~35°的SNR数据水位反演结果可以保证较低的粗差剔除率和较高的水位反演精度;至于不同弧段长度的卫星信号对水位反演结果的准确度影响不大。(2)GPS/BDS-SNR水位反演结果与实际的水位记录显示出良好的一致性,SNR反演结果与实测水位数据相关性可达0.9以上,GPS系统的水位反演精度为0.1-0.15m,BDS系统的水位反演精度为0.35-0.45m,GPS和BDS系统联合反演精度为0.1-0.13m,优于单系统反演精度。实验期间,BDS系统与GPS系统卫星的空间分布和可见数量存在较大的差异,其中BDS系统的GEO卫星由于高度角变化有限,无法利用该方法进行水位反演,电站大坝的GPS系统的水位反演精度高于BDS系统。(3)本文以电站大坝垂线位移为基准,分析验证了GNSS监测位移的可靠性,实验结果表明:GNSS系统和垂线系统监测位移之间显示出良好的一致性,两者的偏差在2mm以内。利用回归分析等方法分析了水位等因素与电站大坝变形之间的相关性。实验结果表明:电站大坝GNSS径向位移相比其他方向,变形幅度最大,结果和水位的相关性较大;而GNSS切向位移和温度的相关性较大,特别是在长周期情况下更加明显;水位及温度和GNSS高程方向的相关性不明显。