小区域GPS连续观测资料不同计算方案对比分析

基于GAMI中的Baseline和Relax计算模式,采用3种不同的对流层模型,分析不同参考框架的选取和约束对站点坐标精度、基线精度以及站点速度的影响。数据统计表明:在处理小区域的GPS连续观测资料时,采用GAMIT中的Baseline模式及GMF对流层模型,在平差时利用IGS轨道和IERS地球自转参数来保持区域网的定向,可以获得精度更高的计算结果,有利于区域形变信息的提取。     

基于多项式拟合模型的实测海磁数据平差处理

通过对海洋实测地磁数据和不同阶次多项式拟合模型的几何特征进行分析,提出了利用多项式拟合模型对实测地磁数据进行平差处理的方法.根据不同测线上交叉点地磁场强度差值的特点,分别采用不同阶次的多项式拟合模型对地磁数据分区进行平差处理,最后通过比较平差处理总精度值和生成的磁场强度等值线图验证了本文提出的平差处理方法的有效性.     

基于等离子体GCPM模型对电离层薄壳模型高度的仿真研究

在基于GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)的过程中,电离层薄壳高度的选择对解算电离层垂直TEC的精度有很大的影响.但由于不可能获得一个真实的从电离层D层到GPS卫星高度的电子密度剖面,关于电离层薄壳高度的选择一直是基于GPS数据解算电离层TEC方法中关注的一个问题.本文利用等离子体GCPM模型,对太阳活动高年(2002)和太阳活动低年(2008)情况下电离层有效薄壳高度的选择进行了仿真计算.结果表明,最佳的薄壳高度在2002年为560 km,而在2008年为695 km.通过对全球八个具有代表性地点的仿真计算,揭示了有效薄壳高度更复杂的变化特点.在白天,最佳薄壳的高度变化不大(500 km至750 km);但在夜晚,最佳薄壳高度变化范围很大,甚至可以超过2000 km.此外,本文还对不同卫星仰角的情况下斜向TEC转换为垂直TEC的误差进行了分析,结果表明:随着卫星仰角的增加,薄壳模型带来的转换误差基本上是单调减少的.因而,在实际应用中,尽可能地采用大仰角的卫星数据有助于提高解算的电离层垂直TEC的精度.最后,对全球不同地点的电离层TEC的仿真研究表明,在电子密度水平梯度较大的地区,应用电离层薄壳模型时会导致电子密度较高处的TEC被高估,而电子密度较低处的TEC被低估,在分析基于GPS数据提取的电离层TEC空间变化时要认识到这一点.     

2000国家GPS大地控制网的数据处理和精度评估

2000国家GPS大地控制网集合了各类GPS网近10年的观测数据, 提供GPS点在全球参考框架下20000历元的绝对位置.文中简要介绍GPS数据处理的方法,给出数据处理的精度统计;以部分点的实测速度为基础,建立中国大陆地壳运动速度场;基于GPS测量的动态系统状态,选择序贯卡尔曼滤波的广义测量平差方法,对GPS点做顾及地壳运动的整网平差,并给出整网平差结果的精度统计和外部检核.一系列的手段和措施保证了平差结果的合理性和可靠性.     

大气掩星反演误差特性初步分析

GPS大气掩星探测技术可以获得全球大气折射率、气压、密度、温度和水汽压等气象参数,该技术基本原理是基于几何光学近似的Abel积分反演.地球扁率、电离层传播时间延迟、大气大尺度水平梯度、多路径传播现象等因素在某些高度范围影响大气反演的精度.本文采用模拟的方法,分析其中地球扁率及电离层对反演结果的影响,并讨论局部圆弧修正及电离层修正的效果.利用CHAMP掩星实测轨道数据和有关电离层和大气经验模式、采用三维射线追踪方法模拟计算几种情形下的GPS掩星观测附加相位数据,对模拟数据进行反演,将反演气象参量剖面与模拟时给定模式剖面进行比较,得到了0～60 km高度范围内的反演误差.误差统计分析结果表明,局部圆弧中心的修正以及电离层修正,对于高精度的GPS掩星反演是非常重要的;电离层修正残差仍是制约30～60 km高度范围内反演精度的重要因素,进一步完善和优化大气掩星反演需要发展新的电离层修正算法.     

重庆市GPS监测网

介绍了重庆市GPS监测网的建设。①由12个GPS观测站同“中国地壳运动观测网络”相联的重庆市GPS监测网,构成了一个覆盖全重庆市的高精度、高时空分辨率、准动态的三维地壳运动观测网。②重庆市GPS监测网观测资料,利用GAMIT／GLOBK9．93（Linux）软件进行数据处理,采用松弛解处理模式和精密星历,并利用IGS跟踪站进行约束。③GPS观测资料经整体平差后,基线长度中误差小于4mm,基线相对中误差为10^-9量级。     

附加经验模型虚拟观测的全球电离层球谐函数建模

采用球谐函数建立GNSS反演全球电离层模型时,由于南极和海洋等地区缺少GNSS数据,导致电离层穿刺点分布不均匀甚至空白,电离层建模精度较差,甚至出现与物理背景不符的负值结果.本文研究附加经验电离层模型虚拟观测的全球电离层球谐函数建模,在穿刺点空白区域分别采用Klobuchar、IRI和NeQuick三种电离层经验模型计算的TEC信息作为约束,旨在比较三种经验模型对全球特别是穿刺点空白区域的电离层建模精度的改善效果,以及三种经验模型在不同地区的适用性.选取全球279个IGS站的全天GPS数据计算分析,结果表明,附加经验模型虚拟观测能有效提高全球电离层建模的精度,特别是穿刺点空白区域的精度.以UT11时刻为例,三种经验模型分别将全球建模精度从11.43TECU提高至3.28、3.42和4.15TECU;赤道周围采用IRI模型约束效果最优,南半球中高纬度和南极地区三种经验模型的效果相近,Klobuchar模型约束在中纬度地区效果最显著;此外三种经验模型在不同时刻的约束效果各有差别.     

电离层GPS掩星观测改正TEC反演方法

电离层掩星观测中,当低轨卫星（LEO）轨道高度较低时,轨道以上的电离层电子总含量（TEC）对掩星反演的影响不能忽略.目前,一般采用指数函数等外推方法来处理该问题,对反演结果可能引起较大误差.为提高电离层掩星反演精度,本文研究利用LEO处于非掩星一侧GPS观测数据的改正TEC新反演方法.用三维射线追踪程序计算出电离层掩星观测模拟数据,分别应用改正TEC方法和外推方法进行反演,将反演结果与所用模式值进行比较.结果表明：对于轨道高度约800km的GPS/MET掩星模拟数据,外推方法和改正TEC方法反演结果都与模式值基本一致;对于轨道高度约400km的CHAMP掩星模拟数据,外推方法误差较大,改正TEC方法反演结果与模式值相符得较好.将改正TEC方法应用于GPS/MET实测数据的反演,取得了合理的结果.这些说明,改正TEC算法是一种有效的电离层掩星反演方法,尤其是对于轨道较低的LEO的电离层掩星观测反演特别有用.     

顾及电离层变化的层析反演新算法

区别于以往GPS电离层层析研究主要关注迭代模型的思路,本文从两方面入手提高GPS电离层层析迭代算法的反演精度:一方面,顾及传统电离层层析迭代模型仅与对电子密度误差起放大作用的GPS射线截距权重相关的不足,提出考虑层析像素格网中的电子密度对GPS TEC的贡献建立新的迭代模型,在不同电子密度像素格网内重新分配GPS TEC实测值与其反演值之间的差距;另一方面,顾及电离层层析迭代算法中松弛因子对反演结果的影响,提出考虑电子密度变化构造新的松弛因子,抑制传播噪声对电子密度反演精度的影响.实验结果显示,相对于传统代数重构算法(ART),新方法反演的电离层电子密度剖面更接近于电离层测高仪观测的电子密度剖面,提高了电子密度反演精度.     

北斗三频相位观测值线性组合模型及特性研究

针对北斗三频观测值,从线性组合的基本模型出发,推导了减弱各类误差源的实数组合,包括无电离层组合、无对流层组合和最小噪声组合.无电离层组合和无对流层组合可分别用一个平面来表示,最小噪声组合可用一条直线来表示.从几何的角度对三者关系进行研究表明:无电离层组合平面和无对流层组合平面之间的夹角较小,两者与最小噪声组合线的夹角较大,其中无对流层组合平面与最小噪声组合线正交.通过引入巷数、整数电离层数等定义,对北斗三频整数线性组合的长波长组合以及无电离层整数组合进行了研究,表明北斗三频整数线性组合的最大波长为146.53 m,无电离层整数组合的噪声均较大,噪声最小的组合为(0,62,59).最后基于巷数、电离层放大因子和噪声放大因子三个指标,从挑选三个独立线性组合的角度,研究并给出了具有不同特性的最优北斗三频整数线性组合模型.针对典型的短基线场景和长基线场景选择得到了最优的三个独立线性的组合.