地面GPS观测探测大气可降水汽量的方法和前景

介绍了利用地面GPS观测探测大气可降水汽量（PWV）的基本原理和方法及其在气象学和天文定位上的应用．地面GPS测量的PWV估计的主要误差源来自天顶湿延迟的估计．为了提高天顶湿延迟的估计精度,根据大气湿分量随时间变化的特性,天顶湿延迟的估算可采用确定性参数估计和随机模型估计．采用这些方法能有效地提高GPS精密定位中高程测量的精度,且其估算的PWV的精度可达1-2mm,足以满足天气预报和气候研究的需要．简述了大气分布的非球对称性对PWV估计的影响并评述了利用地面GPS测量探测PWV的前景．     

三种对流层延迟改正模型精度评估

利用36个全球分布的IGS站2003全年GPS实测的对流层天顶延迟数据和气象数据,对目前国内外常用的两个对流层延迟改正模型;Hopfield模型、Saastamoinen模型和最近几年发展起来的EGNOS模型的改正精度和适用范围进行评估,指出Hopfield模型在应用中存在的缺陷,EGNOS模型可用作GNSS实时定位和导航的对流层天顶延迟的改正模型.     

VLBI相位参考中的残余对流层延迟修正

VLBI (very long baseline interferometry)相位参考在高频波段(约大于10 GHz)的主要误差源是对流层延迟模型误差,减小该项误差的有效途径是采用实测资料对其精确拟合。常用的修正方法有两种:一种是在相位参考观测中穿插测地观测,用以拟合剩余大气延迟;另一种是使用GPS并置站的对流层产品改正。两种改正方法的精度约为2 cm。从残余相位中提取出了残余大气信息,提出了传统方法与残余相位拟合大气参数相结合的改正方法,并通过实测数据对该方法进行了验证。     

多模型融合的对流层天顶延迟估计方法

为提高对流层天顶延迟(Zenith Tropospheric Delay, ZTD)估计精度,基于传统对流层天顶延迟建模思路,提出Saastamoinen, Askne和GPT3多模型融合的对流层天顶延迟估计方法。分别采用Saastamoinen和Askne模型估计干延迟和湿延迟,并引入GPT3模型提供温度、气压、水汽压、大气加权平均温度和水汽垂直递减率等气象参数。利用全球大地测量观测系统(Global Geodetic Observing System, GGOS)Atmosphere和国际GNSS服务机构(International GNSS Service, IGS)提供的亚洲区域2016～2018年66个IGS站的对流层天顶延迟数据对本文方法进行评估,结果表明,以GGOS Atmospheres数据为参考时,Sas+Ask+GPT3模型精度(均方根为4.53 cm)较同等条件下的Sas+Ask+UNB3m和Sas+GPT3模型分别提高约29%和19%,以IGS对流层天顶延迟数据为参考时,Sas+Ask+GPT3模型精度(均方根为4.35 cm)较另两种模型分别提高约25%和14...     

GNSS对流层延迟映射模型分析

介绍了GNSS定位中常用的三种对流层映射函数NMF、GMF、VMF1和一种新的模型——GPT2,通过测站气压、天顶静力学延迟分量以及投影函数参数三个方面对这几个模型进行了比较。采用不同的模型对全球均匀分布的30个IGS测站2012年全年的GPS观测数据进行精密单点定位,分析了不同模型解算的测站坐标与对流层天顶延迟精度。分析结果表明:以实测气压为基准,VMF1模型气压误差仅为0.4%,GPT2模型相对于GPT模型改善了约25%;以VMF1 HT模型为基准,GPT和GPT2模型天顶静力学延迟中误差约为1 cm,GPT2模型精度略优于GPT模型;以VMF1网站发布的测站VMF1模型为基准,GPT2模型的干、湿映射函数参数ah、aw中误差约为1×10-5和5×10-5;在IGS08框架下,GMF/GPT与VMF1/GPT2模型的PPP坐标解精度比NMF提高了22%;两模型定位精度与ZTD精度都明显高于NMF模型。     

深空探测天线阵大气相位扰动修正方法综述

大气相位扰动的实时修正,是深空探测天线阵微弱信号合成的关键技术。首先研究了造成大气相位扰动的原理及特点,对比分析了电离层和对流层对信号合成时的相位扰动影响。总结了国内外对流层延迟模型的研究现状,并对其应用于相位扰动实时修正中的不足进行了分析。阐述了深空探测与射电天文天线阵修正方法的异同,针对几种基于实测的深空阵大气相位扰动修正技术进行了对比研究。最后总结常用修正技术的不足,提出结合多种测量方法的综合修正技术,展望了高频段信号相位延迟的研究。     

大气延迟模型中气象参数季节性变化的局部模型

研究了大气延迟模型中气象参数季节性变化的作用，还根据高空气象探测记录数据进一步建立了上海和乌鲁木齐两个VLBI台站的关于中性大气温度梯度和对流层顶高度的季节性变化模型，并用以改善大气延迟的精度。     

区域GPS网实时计算可降水量的若干问题

目前地基GPS气象学测得的可降水量(PWV)精度好于2mm，但在利用区域GPS网实时计算每个测站上空的PWV时，要涉及到很多常规GPS资料处理时所忽略的问题，如需考虑数据处理软件和计算方式的选择、站坐标的确定和约束、轨道的使用方法、网外辅助站最佳数量的确定、海潮对实时计算PWV的影响以及实时应用于气象服务时的端部效应等问题。利用上海GPS综合应用网获取的2002年6、7月份长江三角洲地区人梅前后的数据，分析了利用区域性的GPS网实时计算高精度的PWV时要解决的各种问题，探讨了其数据处理方案。     

GPS精密定位中对流层折射参数估计方法的比较分析

利用GPS实测资料，对GPS相对定位中对流层折射天顶延迟参数估计方法的单参数法、分段常数法和分段线性法进行了分析，讨论了各种方法的参数估计结果和对相对定位结果的影响。指出单参数方法存在较大的误差，这一误差主要影响基线垂直分量的精度，用分段常数法和分段线性法可明显提高基线垂直分量上的重复率，但这一精度的提高并非随分段数的增加而单调增加，各测站应分别选用各自最合适的模拟估计方法和分段数，才是最合理的。     

标准大气模型建立映射函数的可靠性讨论

随着新空间技术观测精度的不断提高，大气传播误差的研究已经成为改进观测精度的主要途径之一．为了提高大气延迟改正映射函数的计算精度，在大气剖面的选取上，近年来已经开始从过去的模型大气，逐渐地向实测大气转变．结合个别具有代表性的探空气球站观测资料，比较用标准大气模型建立的映射函数与探空气球资料路径积分的结果，研究用标准大气模型建立映射函数的可靠性，并简单讨论在映射函数中地球物理参数选择的若干问题．     

Precipitable water vapor (PWV) estimations from the site of the Eastern Anatolia Observatory<Superscript>∗</Superscript> (DAG), a new astronomical observatory in Turkey

We present preliminary statistics on the precipitable water vapor (PWV) content over the Karakaya Hills in Erzurum city, where the largest optical and near-infrared astronomical telescope in Turkey will be operated. Since the observatory will observe in the near-infrared (NIR), it is intended to perform PWV measurements of the atmosphere above the site by using signal delays in Global Positioning System (GPS) communication. The analysis of the GPS data recorded on the summit for almost one year shows that the atmosphere over the site of the observatory, which has an altitude of 3170 m, has favorable conditions for NIR observations. From GPS measurements, we report that the site had an average PWV of 3.2 mm and a median PWV of 2.7 mm between October 6, 2016, and June 15, 2017. We also present the time dependency of the PWV content and the correlations between the amount of PWV and the other meteorological records gathered from radiosonde flights and ground-based measurements.     

Effect of ocean tides on the determination of zenith delay

GPS meteorology is a new field in GPS applications, in which precise determination of zenith delay is a key component. A strong correlation exists between the vertical displacement caused by ocean tide and the zenith delay at a given GPS station, so the effect of ocean tide on the precise determination of the zenith delay can not be neglected. We have processed and analyzed the GPS data of the Crustal Motion Observation Network of China from Day 10 to Day 40 of 2001, and the result shows that such effect varies over a range of several millimeters. For example, it is ± 7mm for the coastal station at Shanghai and ±1 mm for the inland station at Wuhan at maximum.     

区域GPS网实时计算可降水量的若干问题

目前地基GPS气象学测得的可降水量 (PWV )精度好于 2mm ,但在利用区域GPS网实时计算每个测站上空的PWV时 ,要涉及到很多常规GPS资料处理时所忽略的问题 ,如需考虑数据处理软件和计算方式的选择、站坐标的确定和约束、轨道的使用方法、网外辅助站最佳数量的确定、海潮对实时计算PWV的影响以及实时应用于气象服务时的端部效应等问题。利用上海GPS综合应用网获取的 2 0 0 2年 6、7月份长江三角洲地区入梅前后的数据 ,分析了利用区域性的GPS网实时计算高精度的PWV时要解决的各种问题 ,探讨了其数据处理方案     

GPS信号斜路径方向水汽含量的计算方法

利用GPS信号斜路径方向的水汽含量(SWV)探测水汽的三维分布，是目前国际上地基GPS气象学研究的前沿课题．基于此提出了一种利用无电离层影响的GPSLC非差观测组合直接计算斜路径方向水汽含量的方法．该方法每30秒钟计算一次斜路径方向的水汽含量．计算结果与水汽辐射计(WVR)的观测值比较表明，利用该方法计算斜路径方向的水汽含量可以达到毫米级的精度．把5分钟内的斜路径水汽投影到天顶方向取平均，与以5分钟间隔估计的可降水量(PWV)进行比较，结果表明二者之间的差别小于2mm．用该方法计算的GPS信号斜路径方向上的水汽含量，可以用于层析水汽的三维分布，优化数值天气预报的初始场，也可以改正GPS大地测量和雷达影像的误差。     

Evaluation of the Precision of Three Tropospheric Delay Correction Models

Using the annual GPS observational tropospheric zenith delay data and meteorological data obtained at 36 globally distributed IGS stations in 2003, we have estimated the accuracy and range of application of two often-used models of tropospheric delay correction (the Hopfield and Saastamoinen models), and of a more recent model (the EGNOS model). We point out some defects in the Hopfield model and show that the EGNOS model can be used as the correction model of the tropospheric zenith delay for the GNSS real-time positioning and navigation.     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

An Approach of Tropospheric Correction for VLBI Phase-Referencing using GPS Data

The dominant source of error in VLBI phase-referencing is the troposphere at observing frequencies above 5 GHz. We compare the tropospheric zenith delays derived from VLBI and GPS data at VLBA stations collocated with GPS antennas. The systematic biases and standard deviations both are at the level of sub-centimeter. Based on this agreement, we suggest a new method of tropospheric correction in phase-referencing using combined VLBI and GPS data.     

上海GPS综合应用网对2002年长江三角洲地区入梅过程的监测

简要介绍了上海GPS综合应用网(SCGAN)情况，分析了该网从2002年6月投入正常运行后，获取的2002年入梅前后长江三角洲地区高分辨率可降水量(PWV)资料，描述了PWV所反映的长江三角洲地区的入梅过程和特点，以及把GPS／PWV同化到中尺度数值预报模式初始场中的试验。     

No dependence of the temperature of the troposphere at Berlin on the solar activity cycle

The application of statistical analysis on the set of tropospheric temperature data obtained from daily radiosonde launchings at Berlin-Tempelhof (52.5°N; 13°E) from June 1958 to June 1986 in the height range 46 m - 10 km does not confirm a dependence of tropospheric temperature on sunspot number previously considered to be inside the bounds of possibility.     

GPS掩星折射率剖面一维变分同化

近年来,GPS／LEO(全球定位系统／低地球轨道)卫星无线电掩星技术给出了地球大气探测的新途径．从LEO卫星观测到的掩星数据可以反演的地球大气的气压、水汽、温度等剖面;它们对气象和大气科学研究,是具有潜在价值的数据资源．掩星数据资料的同化技术可以有效地改进这些气象参数的剖面,从而改进目前的数值天气预报模式．在当前采用的一维变分同化反演技术中,可以用掩星观测资料的大气折射率或弯曲角剖面进行同化,来反演大气水汽和温度剖面以及海平面压强．作为独立自主开发的GPD／LEO掩星技术系统的一部分,以欧洲中尺度天气预报分析(ECMWF)资料为背景场,CHAMP 掩星观测得到的折射率剖面为观测值,采用Levenberg—Marquardt方法实行GPS掩星资料一维变分同化．在讨论中,用掩星观测点附近相应的探空气球资料来检验CHAMP掩星资料变分同化的结果．