基于GAMIT的不同参数对北斗长基线精度的影响分析

针对较少利用GAMIT软件分析北斗基线的情况,首先利用GAMIT软件解算了北斗长基线,然后选取截止高度角、天顶对流层延迟参数、测站约束值三项控制参数对北斗长基线解进行了影响测试.解算结果表明:GAMIT(10.61)可以成功解算北斗长基线且相对精度在10-8量级;截止高度角的选择对解算精度影响较大;天顶对流层延迟参数个数的设置对解算影响不大但随着参数个数增多精度也有所提高;设置测站不同约束值对基线精度影响较大,选择适当的约束值尤为重要.      

不同截止高度角对短基线高程方向精度的影响

基于2018年美国连续运行参考站（CORS）网,选择长度在11 km左右、测站间高差均不同的4条短基线数据进行实验. 在估计对流层延迟的情况下,通过设置不同的截止高度角进行基线解算,以标准化均方根误差（NRMS）、U分量基线重复性以及基线较差等指标对解算结果进行比较分析. 结果表明:对于测站间高差大于100 m的短基线,截止高度角的选择并不是影响高程方向解算准确性的主要因素;而测站大地高对短基线高程方向解算精度有一定的影响.      

基于小波变换的地震前后GNSS ZTD异常变化分析

地震前后的水汽变化特征分析可为震前地震预测和灾后次生灾害预警提供参考.该文借助小波变换方法开展地震前后全球卫星导航系统(GNSS)天顶对流层延迟(ZTD)(水汽)的异常变化研究.通过对ZTD结合地震与降水数据来分析地震前后水汽变化特征,利用小波变换的方法分解重构ZTD数据,分析GNSSZTD在地震前后的异常变化.研究发现:地震前后存在水汽突变情况,小波变换后的ZTD能更清楚显示震后水汽变化特征与地震关系及水汽周期变化.     

不同对流层模型对GPS定位结果的影响

对流层延迟是GPS测量的主要误差源之一,低高度角卫星的对流层延迟影响更为严重.介绍对流层延迟对GPS信号的影响和改正方法,分析现有对流层模型的优缺点和适用范围.通过试验比较各模型在不同高度角范围的改正效果,及其对GPS定位精度的影响,得到一些有益的结论.     

UNB对流层延迟改正模型的精度分析

为了消弱对流层对GPS高精度定位的影响,UNB(University of New Brunswick)发布了最新的格网天顶对流层延迟。本文介绍该数据模型的内插改正方法,采用全球12个IGS站比较内插精度,结果显示大部分测站的中误差小于±5 cm,可以为卫星定位和对流层延迟估计提供较为准确的初值。     

基于球冠谐分析的区域精密对流层建模

对流层延迟是影响GPS定位精度的主要误差来源。随着精度要求的提高,经验模型已经不能满足精密定位的需要,而世界许多地区建立的连续运行参考站系统为建立区域对流层模型提供了一个很好的契机。本文分析了常用的对流层区域实时模型方法的不足,提出了基于球冠谐 (SCHA, Spherical Cap Harmonic Analysis)的区域精密对流层模型。与常用的四参数模型进行对比分析发现,SCHA模型在内符合精度上有显著提高（RMS值在5mm内）,在外符合精度上比传统模型拟合效果提高了50%左右（RMS值在1cm内）。SCHA模型能更好的描述对流层的空间变化,适用于大区域对流层延迟实时建模。     

地基GPS反演水汽影响因素分析

地基GPS(Global Position System)技术日益成熟,气象观测应用此技术逐渐增多,但对此影响因素的分析不是太多。本文首先阐述了地基GPS遥感水汽原理,然后结合雾灵山GPS气象观测试验数据,利用GAMIT软件解算此期间数据的对流层延迟量,主要分析了影响地基GPS遥感水汽的几项因素,得出测站精度与ZTD精度变化趋势图、星历精度与ZTD(Troposphere Zenith Delay)精度变化趋势图和不同参考站对ZTD的影响。其结果对GPS遥感大气水汽有一定的参考价值。     

一种改进的全球对流层天顶延迟模型

顾及文献[16]所建立的全球对流层天顶延迟模型GZTD的时间分辨率为24h,为进一步提高GZTD模型的时间分辨率,利用GGOS atmosphere的2002—2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列按照其6h的时间分辨率分别建模,再采用三次样条插值计算任意时刻的天顶对流层延迟估值,由此构建了一种时间分辨率更高(6h)的改进的GZTD模型(GZTD-6h)。经过两种模型内符合检验对比分析表明,GZTD-6h模型内符合精度(bias:0.17cm,RMS:3.9cm)优于GZTD(bias:0.17cm,RMS:4.4cm)。使用全球IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD-6h模型(bias:-0.22cm,RMS:4.05cm)相比GZTD(bias:-0.45cm,RMS:4.51cm)改善明显。     

对流层映射函数对陆态网解算精度的影响

对流层映射函数是卫星高度角及其他一些因素的函数,它的好坏直接影响对流层延迟改正的效果。本文介绍了NMF、VMF1及GMF 3种模型,采用2016年陆态网及周边IGS站数据,通过GAMIT软件计算对比分析了3种映射函数对陆态网解算精度的影响。结果表明,在进行陆态网解算时,3种映射函数模型精度差别不大,截止高度角为10°时精度最佳。     

利用端部效应改正的LS+AR模型进行日长变化预报

针对LS+AR模型在日长变化预报过程中存在的端部效应现象,采用时间序列分析方法对日长变化的序列进行外推,形成一个新的序列,用这个新序列求得LS模型的系数,然后再用LS+AR模型对日长变化原始序列进行预报。实验结果表明,利用端部效应改正的LS+AR模型与LS+AR模型相比,在日长变化的预报精度上有一定的改善,尤其在跨度为中长期时改善更为明显。     

区域天顶对流层延迟时空变化特性及其建模研究

介绍几种常用的全球对流层延迟改正模型和几种区域对流层延迟模型的建立方法,再利用美国密歇根州的8个测站天顶对流层延迟数据对天顶对流层延迟进行研究,得出天顶对流层延迟在时间尺度及空间尺度上的变化规律,与经度和纬度相关性一般,与高程强相关。通过美国密歇根州的4个测站数据分别计算3种区域对流层延迟模型,得出各个模型的精度,并比较它们的优劣,结论是一次线性插值模型是三者中精度最高的模型。     

融合大气数值模式的高精度对流层天顶延迟计算方法

针对现有对流层天顶延迟模型改正法因水汽参数难以精确获取所导致的时空分辨率与精度上的不足问题,提出了一种融合WRF(weather research and forecasting model)大气数值模式的对流层天顶延迟估计方法。通过分析WRF模式的数值模拟机理及其数据结构特征,采用直接积分与模型改正相结合的混合计算方式,实现了全球任意位置上小时级的对流层天顶延迟估计。验证结果表明,该方法计算的小时级ZTD再分析值精度为13.6mm,日均值精度更是可达9.3mm,比传统模型UNB3m的49.6mm以及目前标称精度最高模型GPT2w的34.6mm,精度分别提高了约5倍和3.5倍。在30h的预报时段内,预报值精度也可达22mm。无论是ZTD再分析值还是预报值比现有模型的估计值精度均有明显提高。     

高精度对流层天顶湿延迟模型研究

对流层湿延迟是GPS误差源中最难确定的量,鉴于目前的对流层湿延迟模型较少考虑相对湿度随高度变化对湿延迟估计的影响,文章根据对流层湿延迟折射率的变化特征,提出新的分段湿延迟模型TTZWD.通过实验证明TTZWD湿延迟精度较Saastamoinen模型有不同程度的提高,与IGS后处理结果吻合精度好,基本可以达到半波长以内.实验还证明在相对湿度未知的情况下,将相对湿度设置为1,TTZWD模型依然可以使用,与相对湿度已知时的精度相当.     

基于多项式拟合的移去恢复法求解对流层天顶延迟的研究

本文针对基于区域GPS网内插流动站对流层天顶延迟(ZTD)时存在的问题,提出了基于多项式拟合的移去恢复法.该方法利用对流层天顶延迟与高程之间的强相关性,通过多项式拟合将对流层天顶延迟中与高程相关的信息移去后再进行内插求解.采用SCIGN的GPS数据进行实验,结果表明:基于多项式拟合的移去恢复法的插值精度明显高于传统的反距离加权直接内插法,特别对于高程明显偏离参考站总体高程的流动站具有较好的改进效果.     

精密单点定位中卫星星历对天顶对流层延迟估计的影响

为了分析不同卫星星历对天顶对流层延迟估计的影响,本文选取不同的卫星星历产品分别进行静态精密单点定位试验,估计天顶对流层延迟,并与IGS发布的天顶对流层延迟产品相比。结果表明,采用最终星历、快速星历和超快星历实测部分时,天顶对流层延迟的平均RMS值分别为4.5mm、4.3mm和4.6mm,估计精度一致。而采用超快星历外推部分时,平均RMS值为6.3mm,估计精度略低。     

Accuracy improvement of zenith tropospheric delay estimation based on GPS precise point positioning algorithm

In the precise point positioning(PPP),some impossible accurately simulated systematic errors still remained in the GPS observations and will inevitably degrade the precision of zenith tropospheric delay(ZTD) estimation.The stochastic models used in the GPS PPP mode are compared.In this paper,the research results show that the precision of PPP-derived ZTD can be obviously improved through selecting a suitable stochastic model for GPS measurements.Low-elevation observations can cover more troposphere informat...     

京津冀地区GNSS对流层延迟空间插值研究

对流层延迟差异影响合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)形变测量精度;水汽的变化影响天气变化.对流层延迟与水汽具有较好的对应,因此有必要开展全球导航卫星系统(GNSS)对流层延迟的插值研究.以京津冀地区为例,针对GNSS对流层延迟,开展对流层延迟的空间插值研究.首先开展了GNSS对流层延迟与水汽的比较分析,两者存在显著正相关特性,相关性超过91.7%,论证了对流层延迟取代水汽的可行性.然后利用反距离权重法对京津冀地区2016年9月至2017年8月的12组GNSS测站对流层延迟进行空间插值,通过提取插值点对流层延迟与GNSS站点对流层延迟比较验证空间插值精度.全年数据平均偏差最大为1.12cm,均方根误差最大为0.89cm;未发生降水过程平均偏差最大为1.25cm,均方根误差最大为0.82cm;发生降水过程平均偏差最大为1.08cm,均方根误差最大为1.38cm.京津冀平原区域的GNSS对流层延迟空间插值结果精度满足气象等应用要求,可为气象预报和InSAR大气校正提供参考.     

无气象要素的GPS对流层延迟推算可降水量的研究

本文针对武汉地区GPS气象网资料,进行了GPS对流层延迟直接推算可降水量的研究。在武汉东湖站GPS对流层延迟与无线电探空可降水量的比较中,两者具有很好的相关性,相关系数达到了0.93;推导了对流层延迟直接推算可降水量的模型,对模型结果进行了检验,在武汉东湖站的对流层延迟转换的可降水量与无线电探空可降水量的比较中,均方根为7.8mm,相关性为0.91,这说明了在没有气象数据的地区对流层延迟直接推算的可降水量可以作为气象短期预报的参考。     

精密单点定位中对流层延迟参数的相关性研究

为了确定对流层延迟参数的自相关性及其与坐标参数的互相关性,本文研究采用随机卡尔曼滤波进行精密单点定位解算。根据自相关原理计算出对流层天顶延迟误差的自相关函数,采用4种经验函数模型分别对自相关函数进行拟合,结果表明exponential-cos为最佳拟合模型;对对流层天顶延迟误差与坐标垂直分量误差的互相关性进行了分析,结果表明二者显著负线性相关;坐标垂直分量误差波动幅度是对流层天顶延迟误差波动幅度的4倍左右;卫星截止高度角越低,参数相关性越强。     

GPS measurements of ocean loading and its impact on zenith tropospheric delay estimates: a case study in Brittany, France

 The results from a global positioning system (GPS) experiment carried out in Brittany, France, in October 1999, aimed at measuring crustal displacements caused by ocean loading and quantifying their effects on GPS-derived tropospheric delay estimates, are presented. The loading effect in the vertical and horizontal position time series is identified, however with significant disagreement in amplitude compared to ocean loading model predictions. It is shown that these amplitude misfits result from spatial tropospheric heterogeneities not accounted for in the data processing. The effect of ocean loading on GPS-derived zenith total delay (ZTD) estimates is investigated and a scaling factor of 4.4 between ZTD and station height for a 10° elevation cut-off angle is found (i.e. a 4.4-cm station height error would map into a 1-cm ZTD error). Consequently, unmodeled ocean loading effects map into significant errors in ZTD estimates and ocean loading modeling must be properly implemented when estimating ZTD parameters from GPS data for meteorological applications. Ocean loading effects must be known with an accuracy of better than 3 cm in order to meet the accuracy requirements of meteorological and climatological applications of GPS-derived precipitable water vapor. Received: 16 July 2001 / Accepted: 25 April 2002 Acknowledgments. The authors are grateful to H.G. Scherneck for fruitful discussions and for his help with the ocean loading calculations. They thank H. Vedel for making the HIRLAM data available; D. Jerett for helpful discussions; and the city of Rostrenen, the Laboratoire d'Océanographie of Concarneau, and the Institut de Protection et de S?reté Nucléaire (BERSSIN) for their support during the GPS measurement campaign. Reviews by C.K. Shum and two anonymous referees significantly improved this paper. This work was carried out in the framework of the MAGIC project (http://www.acri.fr/magic), funded by the European Commission, Environment and Climate Program (EC Contract ENV4-CT98–0745). Correspondence to: E. Calais, Department of Earth and Atmospheric Sciences, Purdue University, West Lafayette, IN 47907-1397, USA. e-mail: ecalais@purdue.edu Tel. : +1-765-496-2915; Fax:+1-765-496-1210