基于超快速星历反演大气可降水量的精度分析

水汽是预报某些灾害性天气的重要依据,因此及时获得高分辨率的水汽产品对精准预报天气具有至关重要的意义．针对最终精密星历更新速度较慢、时延较长,无法满足实时反演大气可降水量的要求,提出一种利用超快速星历代替最终精密星历反演大气可降水量的方法:基于地基GNSS反演大气可降水量的原理,利用GAMIT软件,根据国际GNSS服务(IGS)网站提供的不同精度的星历产品获得大气可降水量,并与气象探空站所获得的大气可降水量对比分析．研究结果表明,利用超快速星历所获得的大气可将水量与最终精密星历一致,二者平均差值优于0.1 mm,且与探空站测得的大气可降水量值非常一致,其精度可以满足天气预报的需求．      

基于IGS超快速星历的高精度实时GPS测量

IGS的几种星历产品中,精密星历精度虽然高,但不能实时获得,并且它是影响高精度实时测量应用的主要因素。讨论几种星历产品数值上的差异,在实际计算中使用超快预报星历替代精密星历,并比较它们基线解算结果和天顶延迟解算结果。结果证明：两种星历计算的基线差别非常小,因此,在高精度GPS数据处理中可以直接使用超快预报星历,得到高精度的实时坐标。同样可以应用在GPS气象中,用超快事后星历实现对流层实时监测。     

基于组合超快星历GPS数据的实时可降水量反演

针对静态模式下GPS水汽反演存在的实时性不强、时间分辨率较低、反演代表性较差等问题,利用组合超快星历GPS数据进行实时动态可降水量反演研究。根据组合超快星历,利用假设检验法识别和剔除预报星历中的粗差卫星,采用动态模糊度分解方法基于单历元实时反演获得可降水量;对比实验结果显示,动态模式偏差值约为1.5 mm,精度约下降40%,在反演允许范围内。该方法在恶劣天气短临预报中有一定实际应用价值。     

利用超快速星历进行数值天气预报的可行性研究

实时获取高时空分辨率的大气水汽是制约数值天气预报准确性的关键问题。基于地基GPS遥感大气水汽原理,结合香港CORS网的实测数据进行处理,对由IGU超快速星历、IGS精密星历和探空资料解算的大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)序列进行比较分析。实验结果表明,利用超快速星历估计PWV用于数值天气预报是切实可行的。     

地基GPS反演大气水汽含量实践

随着地基GPS技术日益完善以及GPS在气象学中应用的不断深化,地基GPS探测技术已经成为一种有效的大气水汽探测手段,总结了地基GPS反演大气水汽含量的原理和方法,并通过实例分析了其误差产生的原因,验证了GPS反演大气水汽含量的可行性。     

基于IGU星历的实时卫星钟差加密方法研究

主要介绍了利用IGS提供的超快速观测星历和预报星历进行5 min和30 s实时卫星钟差获取的方法,并对利用这两种星历文件获取的卫星钟差与IGS提供的最终星历做比较,最后得出结论：基于IGS的超快速观测星历采用线性模型预报实时卫星钟差的精度高于基于IGS超快速预报星历采用三次样条函数直接内插获得的实时卫星钟差的精度,可以达到3 ns,能够满足一般实时单点定位的精度要求。     

不同星历反演大气可降水量的时间序列分析

针对地基GPS水汽探测过程中星历文件的选取对最终反演结果影响的问题,该文利用探空资料建立了一种新的香港季度加权平均温度计算公式,采用3种不同星历对GPS观测数据进行基线解算。通过MATLAB对反演的大气可降水量进行时间序列分析,3种不同星历反演的大气可降水量与探空数据的结果相似,均方差非常接近,快速星历与最终精密星历反演精度基本一致,超快速星历与最终精密星历的反演精度接近。此结果表明:不同星历的选取能够对最终反演结果产生影响,但影响可以近似忽略;最终精密星历可用于事后的高精度水汽反演,分析水汽的变化规律;快速星历结果可用于时效性快的水汽探测;超快速星历用于实时水汽探测,成为水汽探测的手段之一。     

GPS反演大气综合水汽含量的影响因素分析

目前地基GPS遥感大气综合水汽含量的可行性已经被众多实验所验证,为进一步改善地基GPS遥感大气综合水汽含量的精度,本文对2004年6月哈尔滨GPS跟踪站的观测数据进行了解算,并结合探空资料计算的水汽结果对各项误差进行了分析。结果表明:广播星历不能用于高精度GPS水汽遥感;5cm的测站坐标误差将引起3mm的水汽误差,截止高度角的不同以及通用模型均会对水汽结果造成不同程度的影响。     

利用GPS资料反演大气水汽含量的研究

本文简要介绍了利用ＧＰＳ资料反演确定大气水汽含量的原理和方法,并结合我国北京,上海和武汉三个ＧＰＳ跟踪站的实际观测资料反演确定了三个测站的大气水汽含量,获得了较为满意的数值解算结果。     

应用超快星历进行数值天气预报的可行性研究

基于中国大陆5个国际全球导航卫星系统服务跟踪站的全球定位系统观测数据和超快星历,利用GAMIT软件解算了北京房山和武汉两个测站的可降水量,将超快星历解算的可降水量与精密星历解算的可降水量和无线电探空数据计算的可降水量进行比较,分析超快星历解算可降水量的精度,探讨超快星历用于数值天气预报的可行性。     

IGF/IGR/IGU星历产品反演大气可降水量可行性分析

利用快速精密星历(IGR)和超快速精密星历(IGU)产品对香港地区连续运行参考站(HKCORS)数据进行地基GNSS PWV反演的可行性进行实验,并对结果进行精度评估.实验结果表明3种方案基线解算的NRMS值均小于0.3,同一天观测数据3种解算方案的NRMS值基本一致,证实了使用IGR和IGU产品替代IGF产品进行基线...     

基于GPS和MODIS数据的大气可降水量反演算法研究

基于高精度的PWVGPS与MODIS近红外三通道比值透射率间的关系建立MODIS大气可降水量新反演算法以提高反演精度。利用美国Kansas州和Oklahoma州2009年4月～9月间17期的MODIS数据和对应的SuomiNet网PWVGPS数据进行研究,发现Kaufman和Gao Bo-Cai算法反演的PWVMODIS系统性地偏低于PWVGPS,存在较大的反演误差。以高精度的PWVGPS为标准水汽值,研究PWVGPS与MODIS近红外第19波段的三通道比值透射率间的关系,建立了MODIS大气可降水量新反演算法,并利用研究区数据进行试验验证,结果表明新算法可大幅提高PWVMODIS的反演精度。     

EEMD分解的超快速北斗卫星钟差预报

为提高北斗卫星钟差预报精度,本文提出采用多项式和集合经验模态分解相结合的模型进行北斗卫星钟差的预报,并采用GPS数据验证算法的正确性。在剔除卫星钟差中的趋势项部分后,利用经验模态分解法对残差分解得到不同频率的时间序列。对各时间序列用不同模型进行预报并进行线性组合,最终的钟差预报值由趋势项和各时间序列的预报值复合而成。试验表明:该模型对北斗卫星钟差预报取得了较好的结果,与ISU-P相比,精度提升幅度在7.3%~43.0%之间。     

利用不同气候类型的GPS可降水量比较研究

利用高精度定位定轨软件GAMIT对2000～2004年的中国地壳运动监测网络数据进行了处理,获得各测站的可降水量时间序列,并以不同气候类型将各测站的可降水量进行了分类比较。在不同气候类型的可降水量的比较中,青藏高原高寒地区的可降水量最低,温带大陆性气候的可降水量次之,温带季风气候的可降水量居中,热带季风气候的可降水量最高,亚热带季风气候的可降水量为次高。在可降水量的图形变化比较中,不同气候类型的可降水量序列的波形变化也不相同,对可降水量峰值时间进行了量化比较。     

GPT/2模型用于GPS大气可降水汽反演的精度分析

水汽是大气的重要组成成分之一,其时空变化受气温、气压等多种气象因素的影响。因此,研究水汽反演影响因素对获取高精度水汽信息具有重要意义。以中国区域为例,研究利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)和非实测气象数据（气温和气压）探测大气可降水量（precipitable water vapor, PWV）的方法。首先,对欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting, ECMWF)第5代气候再分析数据集(ECMWF reanalysis v5, ERA5)提供的气温、气压和GNSS反演的天顶对流层延迟进行评估;其次,大气加权平均温度T_m是PWV反演的关键参数,对不同的T_m计算模型进行分析,确定中国区域最优T_m计算模型;最后,根据误差传播理论推导PWV的理论误差,利用非实测数据计算小时分辨率的PWV并进行精度评估。结果表明,利用GNSS获取的中国区域PWV与无线电探空/ERA5 PWV均有较好的时空一致性,降雨期间PWV的误差较非降雨期间稍大。所提方法获取的PWV理论误差为2.0 mm,实际误差为2.1 mm。因此,基于GNSS和非实测气象参数反演的PWV具有较高精度,对于研究中国区域水汽时空变化与分布具有重要意义。

     

GPS可降水汽含量在强降雨过程中的特征分析

针对水汽在大气中易于变化,高时空分辨率水汽资料的欠缺,造成强降雨短时临近的预报水平不高的问题,探讨分析了GPS水汽反演的精度。利用香港CORS数据,通过GAMIT软件解算获得各测站1 h大气可降水量时间序列,将其与探空数据获得的液态水含量（PWV）和实际降水量进行比较分析。结果表明,GPS／PWV与Radio／PWV在整体变化趋势上具有很好的一致性,其相关系数大于0.9;GPS／PWV与Radio／PWV精度相当,两者平均偏差小于1 mm,均方根误差小于3 mm;GPS反演的大气可降水量与实际降水量具有较好的对应关系,能够精确地监测到水汽变化的过程,可以用于水汽的监测和预报研究。      

可降水份的误差分析

分析了由无线电探空数据计算可降水份中逼近误差和观测误差的影响,利用香港的无线电探空资料计算出逼近误差和观测误差的影响分别为 0.5mm和 1.2mm,两者的综合影响为 1.3mm。     

顾及双差残差反演GPS信号方向的斜路径水汽含量

给出了顾及GPS双差残差反演斜路径水汽SWV的解算流程;然后详细给出了双差残差到非差残差的转化算法,并对算法进行了改进;最后利用并址的GPS和WVR实测数据对反演SWV算法进行了验证,结果证实改进的反演算法能以优于4 mm精度近实时估算SWV值,与目前国际研究精度在同一量级。