中国区域大气加权平均温度垂直递减率格网模型EI北大核心CSCD

大气加权平均温度(T m)是全球导航卫星系统(GNSS)反演大气水汽(PWV)的关键参数。然而,已有经验T m模型难以捕获T m的日周期变化,限制了其在高时间分辨率GNSS-PWV监测中的应用。利用大气再分析资料可获取高时间分辨率的T m信息,但需使用高精度的T m垂直递减率模型对其进行高程改正。针对已有T m垂直递减率模型建模仅使用单一格网点数据等不足,本文引入滑动窗口算法,利用2012—2016年的MERRA-2再分析资料建立了顾及时变垂直递减率的中国区域水平分辨率分别为1°×1.25°、2°×2.5°和4°×5°的T m垂直递减率格网模型(简称“CTm-H1、CTm-H2和CTm-H3模型”)。联合2017年的MERRA-2、GGOS大气格网数据和探空站资料,对CTm-H模型进行精度检验,并与中国区域统一的T m垂直递减率模型(简称“统一模型”)进行比较分析。结果表明:①以MERRA-2格网数据为参考值,通过CTm-H模型将MERRA-2地表格网数据改正到分层格网数据各层高度处检验,CTm-H 3个模型性能相当,在两种T m数据高程差异较大时,CTm-H模型表现出显著的优势,相比于统一模型,精度(RMS值)整体提高了30%。②以探空站资料为参考值,通过CTm-H模型将MERRA-2地表格网数据和GGOS大气格网产品分别改正到探空站高度处检验,与统一模型相比,CTm-H 3个模型的精度整体分别提高了3%和5%,且CTm-H和统一模型的精度相比于未顾及垂直改正提升较大,尤其在中国西部地区表现出显著的优势。总体而言,CTm-H 3个模型在中国区域均具有较高的精度,不需要实测气象参数即可提供中国区域近地空间范围内(本文指0~10 km的高程范围)任意位置实时高精度的T m高程改正值,因此,它在中国区域的实时高精度GNSS水汽探测中具有重要的应用。     

青藏高原地区MERRA-2水汽产品精度检验分析

MERRA-2是当前最新发布的大气再分析资料,其提供的格网水汽产品具有较高的时空分辨率,但尚无文献对MERRA-2水汽产品在青藏高原地区的适用性予以评价. 因此,亟需开展青藏高原地区MERRA-2水汽产品的适用性分析. 根据MERRA-2格网水汽数据和格网点位势数据,建立了青藏高原地区的水汽垂直剖面函数,并利用水汽垂直剖面函数将格网点水汽值插值计算到临近探空站点或全球卫星导航系统(GNSS)站点上,再利用双线性插值法进行水平方向上的水汽插值计算,进行精度分析. 研究表明:高原地区测站间日均偏差(bias)多数分布在2 mm以内,月均偏差均小于1 mm,MERRA-2水汽产品在高原中部和北部精度较高,南部精度较低.      

顾及垂直递减率的中国区域Tm格点产品空间插值

大气加权平均温度(T_m)是全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)反演大气水汽(precipitation water vapor, PWV)的关键参数。当前已有T_m模型提供的T_m信息难以捕获其日周期变化,因此限制了其在高时间分辨率GNSS PWV估计中的精度。大气再分析资料可提供高时空分辨率的T_m格点产品,但是在使用时需要对其进行空间插值,且T_m在高程上的变化远大于其在水平方向上变化。同时,针对中国区域地形起伏大等特点,提出顾及垂直递减率的中国区域T_m格点产品空间插值方法,以分布于中国区域的2015年89个探空站资料为参考值,验证了提出的方法在全球大地测量观测系统大气中心T_m格点产品和美国国家航空和太空管理局提供的MERRA-2的T_m格点产品中的空间插值精度。结果表明：(1)在顾及垂直递减率的T_m格点产品空间插值中,反距离加权法的...     

中国区优化气压外推模型构建及GNSS-PWV应用

针对进一步提升标准气压外推模型在中国大陆地区的精度及可用性的问题,该文利用2004—2014年ERA5气压层数据补偿平均海平面气压(MSLP)的外推误差,顾及残差的时空变化构建了一种优化的气压外推模型(CPM)。基于2015年传感器实测气压的验证结果表明,CPM模型的精度较标准外推模型提升40.6%,对应的静力学(干)延迟(ZHD)不确定度减少3 mm。以2015年无线电探空大气可降水量(PWV)为参考,基于CPM模型计算的GNSS-PWV精度较标准外推模型提升14.9%,且与探空PWV表现出高度相关性。     

利用ECMWF和GPS估计大气可降水量

河南连续运行参考系统(Continuously Operating Reference Stations,CORS)有63个测站,但仅有6个测站安装有气象传感器,而且数据极其不完整,而气象数据对于(Global Positioning System,GPS)反演水汽十分重要.针对这一问题,研究了利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的再分析资料插值河南测站的气象参数和大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV).研究结果表明:插值的气压平均偏差和均方根误差在1 hpa以内,气温平均偏差和均方根误差在5 K左右;针对气温插值结果偏差稍大的问题,对插值温度进行改正,能提高50％左右的精度;将实测气象参数的GPS/PWV和无线电探空的Radio/PWV作为真值,证明了利用插值的气象参数估计河南地区GPS/PWV的精度完全满足需求,进一步提高河南CORS系统在气象方面的应用价值.     

FY-4A GIIRS数据与ERA5再分析资料融合的中国区域大气加权平均温度模型EI北大核心CSCD

大气加权平均温度(T m)的精度直接影响全球导航卫星系统(GNSS)水汽反演的结果。针对现有T m模型的参数、建模数据源有待优化及模型构建时仅依赖于单个探空站点或单一格网点数据等问题,本文提出融合FY-4A GIIRS数据与ERA5再分析资料,在此基础上引入滑动窗口算法对融合数据进行处理同时顾及经度、纬度和高程因子构建空间分辨率为0.5°×0.5°的T m经验模型(FY-ET m模型)。采用偏差(Bias)和均方根误差(RMS)作为精度评定指标,联合未参与建模的2020年探空数据、ERA5再分析资料及天顶对流层延迟产品,对FY-ET m模型及其反演的大气可降水量进行精度评定。结果表明:以探空数据为参考值,FY-ET m模型的年均Bias、RMS分别为-0.02、5.79 K,相比较于Bevis和GPT3模型分别提高了3.62(Bias)、0.8(RMS)和2.54(Bias)、0.63 K(RMS);以ERA5再分析资料为参考值,FY-ET m模型的年均Bias、RMS分别为0.01、3.32 K,相比较于Bevis和GPT3模型分别提高了0.97(Bias)、0.13(RMS)和2.94(Bias)、1.71 K(RMS),同精度优异的GPT3模型相比,FY-ET m模型在中国西部和北部地区也表现出了明显的精度改善;以GNSS站点得到的PWV为参考值,FY-ET m模型反演的PWV与GNSS站得到的PWV值精度相当,Bias变化范围为-0.5~0.5 mm。FY-ET m模型准确度高稳定性良好,只需输入位置和时间信息就能获取目标点的T m,能够在GNSS水汽反演中发挥重要的作用。     

基于MGEX站多系统GNSS反演大气可降水量精度评估

2020年6月北斗卫星导航系统(BDS)完成全面组网,为分析其解算水汽信息的精度,选用15个MGEX (Multi-GNSS Experiment)测站2021年10月至11月的观测数据进行水汽反演. 利用GAMIT软件分别解算BDS、GPS、Galileo和GLONASS的观测数据,将得到的对流层天顶延迟(ZTD)与国际GNSS服务(IGS)发布的结果进行对比,并将解算的大气可降水量(PWV)分别与探空数据、ERA5数据计算得到的PWV对比. 实验结果表明:截止高度角设置为5°时,4个卫星系统估计的ZTD均方根 (RMS)均小于13 mm,GPS-PWV、BDS-PWV、Galileo-PWV、GLONASS-PWV与无线电探空可降水量(RS-PWV)相比,RMS平均值分别为2.25 mm、2.46 mm、2.52 mm和2.84 mm,RMS均小于3 mm;与ERA5-PWV相比,RMS平均值分别为1.63 mm、1.86 mm、1.76 mm和1.99 mm,RMS均小于2 mm. GPS探测水汽的精度最高,BDS探测水汽的精度低于GPS和Galileo,高于GLONASS,均满足气象学应用需求.      

顾及分段表达的中国区域对流层天顶湿延迟模型

高精度的对流层天顶湿延迟（ZWD）在GNSS高精度定位及大气水汽监测中具有重要作用。中国区域具有疆域辽阔、地形多变等特点,垂直方向存在规律难循的气流变化,而大多数ZWD模型仅采用单一函数对大气高度范围内变化进行拟合,或未考虑季节变化因素,因此在中国区域适用性较差。本文以中国区域MERRA-2大气再分析资料为数据源对ZWD展开深入研究,建立了一种顾及分段表达的中国区域ZWD模型（CZWD模型）;并以中国区域89个探空站积分计算的ZWD数据为参考值检验模型的精度。结果表明,CZWD模型的年均偏差（Bias）和年均均方根值（RMS）误差分别为-2.9、21.9 mm,精度优于目前应用较广的GPT3模型,且提高了5%,在中国区域总体上显示出较优的精度和适用性。因此,CZWD模型对于中国区域GNSS导航定位及水汽监测具有重要意义。     

全球ZWD垂直剖面滑动窗口的格网模型

对流层延迟是GNSS导航定位的主要误差源之一.针对已有对流层天顶湿延迟(ZWD)垂直剖面模型存在建模仅采用单一格网点数据以及使用月均剖面数据等不足,本文提出了一种基于滑动窗口的ZWD垂直剖面格网模型构建方法,建立了一种顾及精细季节变化的高精度全球ZWD垂直剖面模型(GZWD-H模型).同时,联合2017年全球321个探空站资料,对GZWD-H模型的垂直插值及其在全球大地观测系统(GGOS)大气格网ZWD空间插值中的应用进行了精度检验,并与全球性能优异的GPT2w模型进行对比.结果表明:① 以全球探空站数据积分计算的ZWD分层剖面信息为参考值,GZWD-H模型在全球ZWD的垂直插值中均表现出了最优的精度和稳定性,相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型分别提升了4％ 和7％;②以全球探空站数据计算的地表ZWD信息为参考值,GZWD-H模型在GGOS大气格网ZWD产品空间插值中的精度相对于GPT2w-1和GPT2w-5模型分别提升了17％ 和35％;③相对于GPT2w-1模型,GZWD-H模型进一步减少和优化了模型参数.因此,GZWD-H模型在全球GNSS大气探测和GNSS精密定位中具有重要的应用.     

融合物理机理与随机森林算法的FY-4A AGRI数据晴空大气可降水量遥感反演

作为中国发射的风云四号系列首颗卫星,FY-4A搭载了先进的静止轨道辐射成像仪AGRI。本文利用AGRI传感器的中红外到热红外波段观测数据、ERA5水汽再分析产品以及全球无线电探空数据集IGRA等数据进行晴空大气可降水量反演研究。在海洋表面,分别利用回归分析法与随机森林算法反演大气可降水量,反演结果与ERA5水汽产品相比,均方根误差为0.493 cm和0.247 cm。在陆地表面,利用随机森林模型反演大气可降水量,反演结果与ERA5水汽产品相比,均方根误差为0.155 cm;与IGRA水汽产品相比,均方根误差为0.215 cm。结果表明本文使用的随机森林算法可以有效地提升热红外遥感数据反演大气可降水量的精度。     

努力做好全球定位系统知识的教育与普及工作

回顾了中国全球定位系统技术应用协会《教育与发展》专业委员会成立十年以来的工作,探讨了《教育与发展》专业委员会今后的工作任务。     

Recurrence relations for the truncation error coefficients for the extended stokes function

Recurrence relations for the truncation error coefficients of the extended Stokes function required in the computation of gravimetric geoidal heights at any elevation above the earth's surface have been derived. The computation of these coefficients generally involves a small fixed number of terms except at altitudes of2700 km or more when one of the terms involved has to be computed from an infinite series. To confirm the accuracy of the coefficients a verification formula has been devised which uses a series expansion of a piece-wise continuous function such that it is equal to the extended Stokes function over a given range but vanishes elsewhere. Contribution of the Earth Physics Branch #1053.     

Maps for the Reluctant

Abstract

This paper describes the design and development of two trial 1:100 000 scale Ordnance Survey maps targeted specifically at the inexperienced and reluctant map users in the touring and holiday market. These are two maps which depart from the very high map specification designs normally offered by Ordnance Survey. The use of extensive consumer market research and the objective analysis of existing touring type maps on sale have enabled Ordnance Survey to publish two experimental maps, which will succeed or fail by consumer reaction alone.     

多源地理空间数据差异的成因探讨

随着地理信息的应用不断深入,人们对地理信息的需求也在不断变化,不可避免产生不同来源、格式、比例尺、多投影方式或大地坐标系统的地理空间数据.从空间实体或现象本身不确定性、人类认知表达能力的局限性、空间实体或现象观测的误差、计算机表达地理对象的局限性和空间数据操作产生的误差等方面详细分析了多源地理空间数据产生的客观和主观原因,这对GIS部门之间的数据共享和数据集成来说,具有重要应用价值.     

Neugebauer方程组修正系数的确定方法

在原始的Ｎｅｕｇｅｂａｕｅｒ方程组基础上，引入修正系数ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ，可很好地反映油墨层及纸张的光散射和吸收作用及工艺因素的影响，大大提高了Ｎｅｕｇｅｂａｕｅｒ方程组对实际印刷过程的描述精度。本文基于最小二乘原理，通过对一定数量目标色块三刺激值的匹配，精确确定了Ｎｅｕｇｅｂａｕｅｒ方程组修正系数ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ。     

航海用DDM向非航海用转换时的整体偏差补偿方法

针对航海用数字水深模型（DDM）向非航海用转换这一问题,提出了一种用整体偏差值补偿来提高转换精度的方法。首先建立航海用DDM整体性偏差值与海底地形复杂因子、海图比例尺之间的关系;其次依据上述关系预先推算航海用DDM的整体偏差值;最后将整体偏差值补偿到转换前的航海用DDM的模型点上,以提高转换后的非航海用DDM精度。试验证明：①所提的方法可行,可提高转换后非航海用DDM的精度;②转换后非航海用DDM精度提高的程度与海底地形复杂因子和海图比例尺有关。     

关于《数字地图产品模式》标准的思考

基于《数字地图产品模式》(以下简称《标准》)研究成果,本文确定了《标准》的目的、编制理由和《标准》的用户;指出了《标准》在相关“参考模型”和“标准体系”中的位置;提出了《标准》的范围;分析了国内外同类标准及相关资料并介绍了其在《标准》中的应用概况;以列出修订前后标准目次和ISO19131草案目录结构对照表的方式,剖析了《标准》研究成果的结构框架;最终得出了《数字地图产品模式》标准的编制已经有了良好的开端和阶段性成果,应当抓紧时间完善成果,使研究成果尽快转化为国家标准的结论。     

Knox时空交互检验空间阈值确定方法

Knox检验是一种常用的城市犯罪时空交互模式分析方法,但其阈值需要人为指定,这种主观的阈值确定方法存在一定随意性,因此需探索更为合理的阈值确定方法。提出利用点对平均最邻近距离作为Knox检验空间阈值的确定方法,并通过城市入室盗窃、盗窃电动车和扒窃3类事件进行实验验证。结果表明,与常见的几种阈值确定方法相比,所提方法检测出了最大数量的显著性交互事件对数,能更加充分地了解事件的真实时空交互模式,为基于Knox检验的事件时空聚集模式分析提供了一种有效的空间阈值确定手段。     

三峡工程永久船闸人字门安装测量控制

介绍三峡工程永久船闸人字门安装控制测量及其放样方法的经验.