大气折射母函数方法、大气折射解析解和映射函数

回顾了作为实用天文学和大地测量学中基本研究课题之一的大气折射映射函数研究的进展。介绍了近几年上海天文台发展的大气折射母函数方法 ,以及由此导出的大气折射解析解。对如今广泛地应用在空间测量技术中的几种映射函数做出评述 ;分析了NMF模型的优点和不足之处。介绍了由大气折射母函数方法引出的大气延迟新连分式映射函数和天文大气折射的映射函数方法。利用VLBI实验中高度截止角与基线长度重复率的关系、探空气球 (radiosonde)观测资料、PRARE资料比较了各种映射函数的结果。特别指出了映射函数方法对天文大气折射和光学波段测距精度的改进。讨论了大气折射计算中的主要误差源。     

中性大气折射映射函数和大气折射母函数方法

回顾了作为实用天文学和大地测量学中基本研究课题之一的大气折射函数研究的最新进展;介绍了近几年发展的大气折射母函数方法。对如今广泛地应用在空间测量技术中的几种映射函数,如ＣｆＡ２．２、ＭＴＴ等模型作出评述;特别分析了ＮＭＦ模型的优点和不足之处。还介绍了由大气折射母函数方法引出的大气延迟新连分式映射函数和天文大气折射的映射函数方法,利用ＶＬＢＩ实验中高度截止角与基线长变化的关系和探空气球（ｒａｄｉｏｓ     

有限距离目标的大气折射改正

大气折射映射函数研究中的母函数方法大大地提高了对流层大气折射改正的计算精度，进而提供了在近地平时低高度观测的足够高精度大气折射改正计算方法。作为高精度大气折射模型的进一步考虑，有限距离目标，例如小于几百千米高度，可能对大气延迟和天大气折射都能引入额外的改正。本应用了天大气折射一些新定义，以及详细地讨论了一种有限距离目标的大气折射改正的计算模型，其中包含在映射函数中的角自变量从传统的真天顶距到本征天顶距的改变，对大气延迟和天大气折射的模拟计算表明：本结果对小于向百千米的目标在低于10°的观测具有一定的影响。     

关于天文大气折射的讨论

通过比较天文大气折射级数表达形式和映射函数表达形式,认为对于一个具体的大气折射模型而言,前者的计算精度不会低于后者,理论推导的级数表达式则因为作了不同的近似,使收敛性较差;经过分析大气折射映射函数的母函数方法,认为这种方法不能体现地球物理和大气物理的特性;通过比较指出,采用某地特定的大气分布所建立的大气折射模型,不是各地都适用的,也不能用来评价其他的大气折射模型;为了提高修正精度,关键问题在于采用有效的方法,在不同方位直接测定瞬时大气折射值,建立本地的随方位而异的大气折射实测模型.     

映射函数对天文大气折射的改进

本文利用大气折射积分母函数方法,分别给出在射电波段和光学波段上天文大气折射改正的映射函数,并完整地考虑了天文学和空间技术所需要的物理和地球物理因素引入的改正．本文还利用探空气球的资料分析了新天文大气折射改正公式的实际精度;计算结果证明：它在2°高度角时达到5”左右,而在5°高度角时约为1”．我们认为：限制计算精度的主要因素是真实地球大气分布与理论大气模型的区别．     

全球大气折射延迟映射函数的可能性问题

自从新空间技术问世以来,大气传播误差的研究已经成为提高观测精度的主要课题之一。作为最新大气延迟映射函数0之一的Niell模型（NMF）已经在归算过程中受到重视。利用探空气球资料沿光程数值积分方法并在理论上分析了NMF模型的优点和缺点,认为：Niell利用探空气球资料来建立大气折射映射函数的方法有它的合理因素,例如可以建立一个台站或一个地区的映射函数;但是,即使利用充分多的探空气球资料,要建立高精度的“全球”大气延迟映射函数还存在着很大的困难。     

对流层大气折射延迟改正：（Ⅱ）：当前主要研究方向和进展

在文献「１」，综述了对流层大气折射延迟改正的基本概念和研究方法。本文中，介绍了在此领域中的主要研究方向的动态，以及一些最新成果。同时，还评述和分析了这些研究工作的主要特色和将来的发展方向。在本文的第８节，简要地介绍了作者在大气折射研究中的最新进展－大气折射母函数方法。     

折射延迟改正模型

在分析了一些主要的天顸延迟改正模型，并对几种连分式形式的映射函数模型作了归纳后，认为：前者只能都基于大气球对称分布模型，采用差不多相同的各向同性的改正模型，各种映射函数模型的连分式之间，差别仅是形式上的，没有实质性差异。文章利用普尔科沃大气折射表的表列数据作模拟计算，求解折射率差和映射函数的参数证明，可以用天文大气折射定值作模拟处理，得到折射延迟改正模型中的所有参数，并得出结论：映射函数的形式是次要的，随着项数的增加，都能提高模拟精度。文章给出了模拟过程。     

测定天文大气折射和建立折射延迟实测模型的必要性

根据经典天体定位测量受天文大气折射的影响和现代空间大地测量对中性大气折射延迟改正的要求,分析了这些修正没有达到预期精度要求的原因:主要在于不能直接测定天文大气折射;文章针对这些影响量对大气分布模型的依赖性,改正值应随着不同的观测站和不同方位而异的要求,提出了提高这两种改正精度的有效途径:在各观测站不同方位的各天顶距,测定天文大气折射值,分别建立不同方位的大气折射实测模型,并利用实测数据,求解出折射率差和映射函数的参数,建立和采用随着观测站、随着方位而异的折射延迟改正模型。这一新方法的实施,将能在避免采用大气分布模型的情况下,把较低高度角的折射延迟改正精度从现在的米级提高到厘米级,并且把截止高度角压缩到5°以内。文章还论述了在各观测站多方向测定天文大气折射值的可能性。     

实测大气折射值的新方法

简单评述了现有各种版本的大气折射表所依据的理论基础和编制方法，指出了实测大气折射值、建立随地形而异的实测大气折射模型的必要性和应具备的基本条件；在分析了长期以来不能直接测定大气折射值的原因后，介绍了一种在不同方向精确测定大气折射值和建立观测点大气折射模型的新方法，以及所依赖的观测仪器具备的特性，最后给出了用实测数据建立的本地大气折射模型。     

提高中性大气折射延迟改正精度的可能途径

针对空间大地测量技术对中性大气折射延迟改正精度的要求,阐述了折射延迟改正值应随测站和随方位而异的必要性．指出,在尚不能直接测定天文大气折射值的情况下,现有的各种改正模型对大气分布模型的依赖性,不能达到预期的精度和降低观测的截止角．根据云南天文台低纬子午环的特殊结构,和测定大气折射的实践,提出了提高折射延迟改正精度的新方法,即：利用各观测站不同方位从天顶附近直到低地平高度角的天文大气折射实测数据,求解得到折射率差和映射函数的参数,从而建立随测站和随方位而异的大气折射延迟改正模型．这一新方法的实施,将能在不需采用大气分布模型的情况下,把天顶延迟的改正精度提高到1 mm以内,低地平高度角的折射延迟改正精度提高到厘米级,并且把截止高度角压缩到5°以内．     

测定天文大气折射和建立电磁波折射延迟实测模型(Ⅵ)-瞬时大气折射值和折射率差的取得

根据测定天文大气折射的原理,叙述了利用相应的观测值获得瞬时大气折射测定值和建立大气折射实测模型的途径,并从各种测定值与最后结果之间的关系,指出了这里对数据处理的要求;文章介绍了对测定值进行波长改正和建立折射延迟实测模型的处理方法,分析了改正模型对天文大气折射测定值的分布要求,给出了观测数据随天顶距的增大而加密的分布模型。     

对流层大气折射延迟改正（Ⅰ）：经典理论

在本文中，我们综述了对流层大气折射延入正研究的基本概念和研究方法。文中最后部分简单介绍了对不同精度要求、不同高度截止角和不同观测技术可以采用的大气折射延迟计算方法。     

大气折射的计算

把普尔科沃大气折射表的第4、第5版进行完全计算机化，用多项式拟合大气折射表，直至天顶距83°为止，公式和表列值完全符合，同时用实际计算进行了精度比较。中丹水平子午环大气折射计算采用了计算机化的算法。大气折射是精密天体定位的重要研究课题之一，它除了影响光学天文定位外，还严重地影响射电天文、激光精密定位及GPS比对精度，随着天文定位精度的提高，大气折射的研究更显出其重要性。     

大气反常折射对星表和参考系的影响

在过去的时间纬度工作中,对大气反常折射的研究证明,大气反常折射给时问纬度测量带来了严重的影响。而当时大多数星表的编制都是时间纬度测量的副产品,无疑大气反常折射也给这些星表带来严重的误差影响。过去我国的经典天体测量工作以测时、测纬为主,这一问题并没有得到重视。在星表和参考系工作已成为我国基本天休测量工作的一项主要内容的今天,对大气反常折射的测量与研究,尤其对有效的测量应得到足够的重视。作者根据自己的实际测量和研究指出,大气反常折射主要由观测室周围不良小气候的造成,其中以具有周年变化和周日变化的大气反常折射对初始星表系统的影响最为严重。并分别讨论了这种反常折射对子午星表、等高星表和参考系的影响,提出了今后开展这方面工作的建议。     

天文大气折射的较差测量方法及试观测结果

受到大气折射的影响,天文观测上通常回避仰角15°以下的目标的观测,但作为大气折射的完整理论研究,低仰角下的大气折射仍然是值得分析探究的.特别是对某些工程应用方面,低仰角的目标有时必须要观测.提出了一套新的利用较差方法测定大气折射的思路.利用一台较大视场的望远镜从天顶开始,在不同高度上对星空作一系列观测,计算不同天顶距处大气折射函数的各阶导数,最后经数值积分可给出大气折射实测值.该方法不依赖于严格的地方参数和复杂精密的观测仪器,并且观测原理相对简单. 2007年底,利用一台简易的大视场望远镜在兴隆观测站进行了试验观测,根据较差方法实测得到真天顶距44.8°至87.5°的大气折射值,初步证明了大气折射较差测量方法的可行性.受到观测条件的限制,本次实测结果精度有限,偶然误差最大约为6",并且存在一定的系统差.在天顶距84°时,与普尔科沃大气折射表的差值约为15".如何消除因积分模型误差引入的累积误差是今后需要解决的关键问题.     

评普尔科沃天文台大气折射表

本文介绍了普尔科沃天文台大气折射表第五版并对表列的平均折射结果进行了一些分析。指出:对应于原苏联-73标准大气模型的普尔科沃大气折射表与作者采用美国标准大气的计算结果略有差异,对于Z_o≤80°,最大误差不会超过0.5。但是研究表明,平均天文折射存在着地区性的差异。在同一地区,还存在着周年与周日的变化。其影响可能大于不同大气模型算出的结果。在高精度的观测中,必须注意这些影响。     

测定瞬时天文大气折射值和建立本地实测模型

利用天文大气折射在空间大地测量中的新用途,并指出,为了满足这一新用途的高要求,必须有一种有效的方法,能直接测定瞬时大气折射值,建立与观测站周围地理环境相适应的大气折射模型,再转换成中性大气折射延迟改正模型.文章简述了测定大气折射值必须满足的条件.阐述了云南天文台探讨出的利用低纬子午环的观测原理,在不同方向和不同天顶距直接测定瞬时大气折射值的一套方法,并给出了用实测数据在东,南、西,北4个方向建立的按恒星光谱型分类的大气折射实测模型.     

研究大气反常折射的迫切性

就地球大气对天体测量观测的影响作了分类，介绍了对各类影响的传统处理方法，也介绍了低纬子午环的分别对待方法，特别强调了短周期的和不规则的反常折射影响对提高观测精度的限制，并提出了测定这些影响的可能途径。     

测定天文大气折射和建立电磁波折射延迟实测模型(Ⅰ)-观测原理和可行性

简述了天文大气折射和电磁波中性大气折射延迟的成因,以及不同观测站、不同方位的折射值存在差异的事实;根据测定瞬时天文大气折射、建立本地实测模型的观测原理和要求,分析了长期以来不能直接测定天文大气折射的几个主要障碍,介绍了现已具备的排除这些障碍的必要条件,为建立天文大气折射实测模型,和随观测站、随方位而异的电磁波折射延迟改正模型提供了保证。