黄土高原地区PWV影响因素分析及精度评定

大气水汽是对流层的重要组成部分之一,研究影响水汽的因素及精度具有重要意义。主要研究黄土高原地区大气可降水量（precipitable water vapor, PWV）的影响因素,并对其实际精度进行评估。首先,对ERA5（the fifth-generation atmospheric reanalysis data of ECMWF）的气压、气温数据和全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）获取的天顶对流层延迟（zenith troposphere delay, ZTD）进行评定;然后,依据ERA5的气压、气温数据和GNSS的ZTD数据计算1 h分辨率的PWV,并利用误差传播理论推导PWV的理论误差; 最后, 与PWV实际计算误差进行对比,分析黄土高原地区PWV的精度。结果表明,基于GAMIT/GLOBK软件获得的GNSS ZTD与PANDA软件解算的GNSS ZTD差值的均方根（root mean square, RMS）和Bias分别为4.05 mm和-0.46 mm;ERA5气压和气温的平均RMS和Bias分别为3.36 hPa/1.97 K和-0.01 ?hPa/0.04 K;黄土高原地区PWV的理论误差为1.51 mm,实际误差为1.94 mm。计算得到的PWV精度较高,对水汽分布以及气候监测的研究具有重要意义。     

利用GPT3模型的GNSS⁃PWV计算方法北大核心CSCD

针对部分GNSS测站缺乏实测气象参数时无法实时计算可降水量(PWV)的问题,本文以长三角地区为例提出一种将GPT3模型参数与GNSS对流层总延迟(ZTD)融合获取高精度PWV的新方法。研究结果表明,GPT3模型的气象参数和各类对流层延迟参数在长三角地区具有较好的稳定性和精度,融合GPT3模型的干延迟(ZHD)、加权平均温度(Tm)和GNSS⁃ZTD所得PWV的RMS为3.56 mm,接近GNSS⁃PWV的3.74 mm,远优于GPT3⁃PWV的11.12 mm。     

利用GPAS解算不同气象模型反演大气降水精度检验

针对GNSS气象学中大气可降水量在局域不同气象模型的差异,该文选取香港12个CORS站2017—2018年两年的观测数据,借助中国测绘科学研究院自主研发的高精度GNSS数据处理软件(GPAS),分别采用实测气象数据、GPT模型以及标准海平面气象模型进行大气可降水量(PWV)反演,探究各个模型精度。以探空数据为参考,对3种方案解算的GPS/PWV进行年、季度、月综合对比和精度分析。结果表明:香港地区PWV值呈现出夏季大、冬季小的特征;3种方案的GPS/PWV与RAD/PWV具有很好的相关性,相关系数均超过0.97;其中利用实测气象数据精度最高,标准海平面模型精度最低,尤其当天气状况比较复杂时候(PWV60 mm)精度相差较大;GPT模型和实测数据的平均偏差都小于1 mm,均方差均小于1.9 mm,在缺少地面气象数据的时间段或没有地面气象数据的测站上,利用GPT模型数据能够取得较为理想的PWV反演结果。     

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.      

基于GPT3和傅里叶函数构建长三角地区ZHD模型

针对GPT3模型的对流层干延迟（GPT3-ZHD）存在明显周期性误差的问题,以2016—2020年长三角地区的7个GNSS站数据为参考,分析GPT3-ZHD残差的季节性周期变化,并利用多阶傅里叶函数建立一种新的ZHD改进模型,同时分析基于改进模型的PWV反演精度。实验结果表明：1）与GNSS相比,GPT3-ZHD和GPT3-PWV的Bias均值分别为-0.49 mm和2.72 mm,RMS均值分别为2.06 mm和11.08 mm;2）基于GPT3和傅里叶函数改进的ZHD模型Bias和RMS均值分别为-0.01 mm和0.52 mm,比GPT3模型分别提升0.48mm和1.54mm,精度改进明显;3）基于GNSS-ZTD、GPT3-Tm和改进ZHD所得PWV的Bias和RMS均值分别为0.46 mm和0.52 mm,比GPT3-PWV分别提升2.26 mm和10.56 mm。总体而言,基于GPT3和傅里叶函数的ZHD改进模型精度优于GPT3-ZHD,并可有效应用于长三角地区的实时高精度PWV反演。     

PPP与NCEP再分析资料在水汽反演的研究

对基于PPP水汽反演时站点气象数据(温度、气压)缺失的现象进行了研究,提出一种基于NCEP数据的插值方法。选择4个提供气象文件的IGS站点,将插值方法得到的温度、气压与站点实测数据比较,以实测气象数据反演得到的PWV为真实值,比较不加入气象数据、加入插值气象参数反演得到的PWV与真实值的差异。结果表明,站点插值法得到的气压与真实值差值平均RMS分别为1.39 mbar,插值温度与实测温度差值的平均RMS分别为3.83℃;不加入气象数据反演的PWV与真实值差值平均RMS为2.34 mm,而加入插值气象后,反演PWV与真实值差值平均RMS为0.37 mm,说明插值法可大大提高PWV反演精度,该方法在缺乏实测气象数据时是一种行之有效的补充方式。     

基于最小二乘法无气象要素的PW V反演

提出了一种无需气象数据,直接用对流层天顶总延迟(zenith total delay,ZTD)推导大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)的新方法.该方法从GPS反演大气水汽的反演方程出发,基于最小二乘法建立ZTD推算PWV的模型.结果表明,就BJFS测站而言,模型推算的PWV与GPS反演的PWV的均方根(root mean square,RMS)值为4.5 mm,两者存在一个微小的系统偏差,但相关系数高达0.982.在不研究其数值大小只研究其趋势变化时,可以用模型直接推算PWV,这可为气象学短期预报提供一定参考.     

GNSS天顶对流层延迟的短时天气预报分析

针对天顶对流层延迟(ZTD)与大气可降水量(PWV)相关性特征及变化规律,该文提出基于无气象元素ZTD短时天气监测及预报的方法.该文以北京市2013-2015年BJFS站 日均数据为例,采用GZTD和Saastamoinen+GPT2模型拟合,得到传统的无气象元素的PWV模型.并利用2016年BJFS站ZTD和气象数据,计算出PWV1(含气象元素)和PWV2(无气象元素)数据,通过定量数据分析得出:PWV1与PWV2、ZTD相关系数分别达到0.633 2,0.967 6;PWV2与ZTD相关性为0.649 8.从短期数据,BJFS站6-9月的ZTD与PWV1相关性系数为0.969 6.这证明了 ZTD能够真实反映PWV1的真实变化趋势,同时也说明ZTD应用于短时天气预报的可行性.最后针对北京地区2016年的降雨、降雪和雾霾等极端天气事件,采用ZTD方法对其进行了分析研究,并取得了较好的效果.     

PWV对全球气候变化的响应研究

利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)反演得到全球118个IGS站点和251个探空站的大气可降水量(precipitable water vapor,PWV),结合温度、降水以及干旱指数资料,利用多种回归分析法(线性模型,断点模型和转折点模型)对全球PWV、温度、降雨和干旱的趋势和相关性问题进行研究。结果表明:①在全球大陆区域,PWV、温度和降雨上升速率分别为0. 215 mm/decade、0. 67℃/decade和0. 029 mm/decade;②PWV和标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)之间没有直接相关性,但基于PWV获取的降雨转换率(rrecipitation conversion rate,PCR)与SPEI具有较强相关性,全球范围内近91%的地区相关系数大于0. 5,这为干旱监测提供了一种新方法。     

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。     

浅谈基于虚拟参考站(VRS)的RTK

随着测绘技术的不断进步,GPS实时动态定位技术(RTK)在测绘领域的应用日益广泛,而基于VRS(虚拟参考站Virtual Reference Station)技术的出现,更是为RTK测量提供了新的技术平台,给测量行业带来了革命性的变化。本文结合实例简要介绍了基于VRS的RTK在测绘领域的应用,阐述了其优越性和不足之处。     

基于 IERS 2003规范的固体潮对位移的影响研究

根据固体潮理论,利用IERS 2003规范,计算中国部分IGS站的固体潮位移改正,分别对加入和不加入固体潮位移改正,对测站坐标的影响进行计算和比较分析。结果表明,固体潮改正对测站坐标径向影响明显,其他方向不太明显。     

浅谈基于MapX的地图制图

MapInfo MapX是一个用来做地图化工作的OCX控件,它提供了一个最简单和最节约成本的方法,用来将地图化功能嵌入到新的和现有的应用中.MapX支持Windows环境下绝大多数标准的可视化开发环境,可以被快速集成到使用Visual Basic,Power-Builder,Delphi,Visual C++或其他面向对象的语言的客户端应用程序以及Lotus Script的Lotus Notes(v4.5)中.本论文介绍了利用快速开发工具MapX并结合Visual Basic应用程序来实现基于MapX的地图制图和空间分析,利用计算机对信息的快速处理,为使用者提供了一些必要的、有价值的参考,通过本软件可以使开发人员在他们熟悉的环境中更好地通过应用程序来访问地图数据. ws环境下绝大多数标准的可视化开发环境,可以被快速集成到使用Visual Basic,Power-Builder,Delphi,Visual C++或其他面向对象的语言的客户端应用程序以及Lotus Script的lotus Notes(v4.5)中.本论文介绍了利用快速开发工具MapX并结合Visual Basic应用程序来实现基于MapX的地图 图和空间分析,利用计算机对信息的快速处理,为使用者提供了一些必     

GIS支持下的景观图谱研究

地学信息图谱具有图形与谱系的双重特性,是显示和揭示地球系统各要素和现象时空变化规律的一种手段与方法.在GIS支持下,以宁夏固原县为例,利用其1990年和2000年两期土地利用类型图作为主要信息源,探讨景观图谱分析方法.     

基于R-tree的多重近似索引研究

本文提出了一种新的索引方法——基于R-tree的多重近似索引,该索引结构既包含实体传统的外部近似也包含其内部近似。在检索时,粗过滤阶段测试实体内部和外部近似,如果内部近似测试为真值就不需要进行详查阶段的处理,从而减少访问磁盘I/O次数而提高检索效率。通过实验验证分析,该索引方法能极大地提高空间数据的检索效率。     

地图印前计算机辅助设计软件系统研究与实践

介绍地图印前系统在我国产业部门应用概况及计算机图形辅助设计软件用于地图印前系统的三个共性问题。以计算机图形辅助设计软件MicroStation95为例,详细探讨该软件用于地图印前制作所涉及的技术要点。并以《南京市教育地图》为例,对用该软件进行彩色地图编制与出版的优点与局限性进行了探讨。     

面向GISCloud的网络拓扑研究

GISCloud是建立在云计算基础上的GIS系统,能够高效地进行数据管理并为用户提供稳定可靠的GIS服务。GISCloud以海量的地理空间信息数据作为基础,通过云计算来进行海量数据的处理。针对GISCloud的数据存储和访问需要,提出了区域化网络拓扑结构:云由多个区域化后的子网构成,无网络中心;子网内采用区域子网中心节点来进行管理,并可进行扩展。区域化网络拓扑以GIS数据特征及其交换方式等为核心将分布式拓扑结构与集中式拓扑结构结合在一起,从而构建出高效稳定可靠的GISCloud基础网络。     

WebGIS平台地图设计教学探究

WebGIS平台相对于桌面GIS软件界面友好、操作简单,使地理空间数据的存取、管理、分析及制图输出更加容易.然而,很少有研究将现有的WebGIS平台整合到地图设计课程实践教学.从WebGIS技术、WebGIS平台、WebGIS教学3个维度进行基于WebGIS的地图制图能力分析,以期为未来基于开源WebGIS云平台的地图学实践教学提供建设性参考.     

LiDAR地物提取研究

介绍LiDAR技术的国内外发展情况,围绕LiDAR数据后处理软件的应用,详细论述了数据处理流程,特别针对LiDAR数据特点和处理技术难点提出笔者的看法.     

基于PDA环境的等值线自动绘制

等值线的绘制在自然科学领域上的应用十分广泛.本文介绍了一种在嵌入式终端PDA上绘制等值线的方法,该方法首先用逐点插入法生成Delaunay三角网,然后基于三角网追踪等值点,最后以MapX Mobile控件为图形平台,在Embedded Visual C 4.0环境下编程绘制等值线图,实现等值线图的放大、缩小、漫游、属性查询等GIS功能.继而以离散高程点为实验数据基于PDA环境绘制了等高线图,验证了上述方法的可行性.