地基GPS技术探测大气水汽含量的误差分析

随着GPS气象学研究的深入和发展，GPS遥感技术在气象学中的应用日益广泛。其中GPS遥感大气水汽含量的两类技术即地基GPS气象遥感技术和空基GPS气象遥感技术也已日益成熟。本文着重对地基GPS气象遥感技术探测大气水汽含量的基本原理和方法进行了详细阐述，在此基础上对其产生误差的主要因素从三方面即计算天顶静力学延迟的误差；GPS数据对总中性延迟的影响；从天顶湿延迟转换为综合水汽含量时的误差进行了分析。     

GPS测量中天顶干延迟的计算方法的研究

大气可降水份的估计是地基GPS气象学的一个主要研究方向。本文介绍了大气折射对GPS测量的影响,简介了两种常用的天顶干延迟分量模型——Saastamoinen模型和Hopfield模型和各种模型的特点。通过对北京、乌鲁木齐、拉萨3个IGS站的气象数据对这两个的天顶延迟干分量模型进行了分析总结。     

利用GPS观测反演三峡地区对流层湿延迟的分布及变化

利用三峡地区 8个监测点连续三天的监测数据 ,联合 3个IGS站在此期间的观测 ,反演了各监测点对流层上空的天顶总延迟ZTD ,利用外推的地表气压资料由模型分离出其中的静力学延迟ZHD ,得到天顶湿延迟ZWD含量 ,并对湿延迟变化趋势线进行了分析。通过对该区域短时间内每间隔两小时湿延迟分布图的分析 ,探讨了利用地基GPS气象原理在短时间内观测大气水汽分布及其变化的可行性     

提高对流层天顶总延迟解算精度的新方法探讨

对流层天顶总延迟的解算精度,直接影响长基线解算的精度和大气水汽含量的计算精度。文中提出克利金内插法解算天顶总延迟的新方法,并利用南极长城站和周边IGS跟踪站的GPS数据,通过高精度解算软件GAMIT/GLOBK,解算出长城站上空的对流层天顶总延迟,将其与利用内插方法解算的天顶总延迟进行了对比分析,得出:利用该内插方法获取的南极长城站在夏季的天顶总延迟的均方差可达0.2mm,这对今后GPS高精度定位和GPS气象学应用来说,具有重要意义。     

单站地基GPS天顶延迟反演大气剖面研究

基于一定的大气折射率剖面模型和搜索方法,可以由GPS天顶延迟反演大气折射率剖面。利用上海气象站的探空数据和上海IGS站的GPS数据,对基于单站地基GPS天顶延迟的大气折射率剖面反演方法进行了验证。结果表明,根据目前处理得到的天顶延迟,反演剖面与实际剖面吻合较好。     

4种对流层模型在南极地区的适用性分析

GPS信号传播过程中穿过对流层时受到大气折射的影响,其信号发生弯曲和延迟,因此,对流层延迟是GPS测量的主要误差源之一。对流层延迟模型改正算法的选择关系着GPS探测大气水汽的精度。介绍了Saastamoinen、Hopfield、UNB3及EGNOS等4种国际上常用的对流层延迟模型,以南极戴维斯站(DAV1)为例,计算了4种对流层模型在南极地区的天顶总延迟(ZTD)、天顶干延迟(ZHD)和天顶湿延迟(ZWD),与探空数据进行比较,得到了适合南极地区的对流层延迟模型。     

基于小波分析的GPS对流层延迟变化研究

利用GAMIT软件获得了中国地壳运动监测网络GPS测站的天顶对流层延迟, 利用小波分析方法对GPS天顶对流层延迟序列进行处理, 获得了测站对流层延迟变化规律。由GPS天顶对流层延迟序列分析可知, 天顶对流层延迟序列呈明显的年周期变化;天顶对流层延迟的大小随海拔的增加而减小;低纬度和中纬度地区的对流层延迟曲线的波形存在明显差异。     

利用地基GPS资料分析成都地区大气可降水量

利用成都地区GPS地震监测网的观测资料,通过Bernese软件求解获得CHDU、JYAN、PIXI、QLAI、RENS、ZHJI测站的天顶总延迟和湿延迟,运用湿延迟与大气可降水量之间的转换关系得到各测站大气可降水量,与站点地面实际降雨量及SONDE大气可降水量进行了比较分析。结果表明：地基GPS监测大气可降水量变化与地面实际降雨量有很强的相关性,与SONDE大气可降水量的平均差值为0．43mm,均方偏差为2．56mm。多站点GPS监测大气可降水量联合分析,对于研究区域大气可降水量的变化有一定的意义。     

基于EMD的GPS对流层延迟变化分析

利用GAMIT软件解算获得中国地壳运动监测网络GPS测站的天顶对流层延迟,利用经验模态分解(EMD)处理GPS天顶对流层延迟序列,提取趋势项进行分析,获得全国范围各测站对流层延迟变化趋势。由GPS天顶对流层延迟序列的趋势项分析可知,我国地区从东部到西部,延迟量大小依次减少;从东南到西北,延迟量大小依次减少;站点位于沿海地区及长江流域地区的GPS天顶对流层延迟的趋势项变化不确定。对于长江流域趋势项先增加后减小的地区,峰值时间与长江地区发生洪水的时间相吻合。     

利用VLBI数据进行天顶湿延迟的分析研究

利用VLBI观测数据处理得到的天顶湿延迟数据,分析4个VLBI测站2008年全年的天顶湿延迟的变化规律,给出结果。其次,采用Continuous VLBI 2008国际会议(CONT08)的原始VLBI数据算出天顶湿延迟数据,并与International VLBI Service(IVS)网站上公布的数据以及解算精度进行比较,给出比较结果。     

GPS技术遥感南极大气水汽含量的研究

随着各地GPS基准站网的逐步建立与完善,地基GPS气象学的应用在各地已逐渐普及,但在南极还很少涉及。南极的天气变化直接影响着全球的气候变化,对南极大气水汽含量的研究,可为全球气候研究提供参考。文中根据最佳组网方案解算出南极长城站的对流层天顶总延迟,利用改进的Hopfield模型及局部加权平均温度模型计算的转换系数计算了该站上空绝对可降水分,并与南极实际可降水分进行了对比分析,二者差异很小,说明了利用GPS数据解算南极高精度可降水分的方法是正确的。     

GPS天顶对流层延迟计算方法研究

对流层延迟是影响卫星定位的主要误差源之一,如何建立更适合某个地区的区域对流层延迟改正模型,成为当今的一个热门研究课题。从目前广泛应用的全球对流层延迟模型入手,借助GAMIT高精度GPS数据处理软件,分析和总结天顶干、湿延迟规律和影响天顶干、湿延迟的主要因素,探寻并构建区域天顶对流层干延迟ZHD模型。     

基于GPS的InSAR干涉图大气效应校正方法研究

大气折射延迟是InSAR测量的一个重要误差源,严重影响对干涉图的正确解译,因此必须对其进行削弱或消除,利用GPS连续运行站估计的大气天顶延迟可对干涉图中的大气效应进行校正.但离散的GPS天顶延迟须进行空间插值才能满足InSAR的高分辨率要求.本文基于天津的GPS观测数据,利用Berense、PANDA软件估算了天顶延迟...     

南极长城站与IGS站组网解算的最佳站数探讨

GPS气象学在南极的应用中,南极长城站上空对流层天顶总延迟的解算精度直接影响该站上空的大气水汽含量的估算精度。本文运用麻省理工学院研制的高精度解算软件GAM IT/GLOBK,对引入不同数目的IGS跟踪站与南极长城站的GPS数据分别进行了组网解算,得出了该站上空的天顶总延迟,并解算了该站上空的可降水分,将其与实际降水进行了对比分析,得出了与南极长城站组网解算的最佳IGS跟踪站站数为3个。     

郑州地区大气加权平均温度模型确定

地基GPS气象学中,大气加权平均温度Tm作为一个重要参数,影响着GPS信号湿延迟在垂直方向上转化为大气水汽的精度。文中首先介绍了几种常用的大气加权平均温度计算方法;然后利用郑州无线电探空资料,通过线性回归方法得出郑州地区大气加权平均温度的计算模型;最后将所得模型应用到郑州地区GPS可降水量计算中。通过与无线电探空实测结果对比分析,验证了该模型的可用性。     

GPS水汽处理的设计与实现

介绍地基GPS气象学的基本原理,并利用VB编程语言编程实现GPS水汽计算和结果的图形化显示。同时对某地2008年5月份的根据三种静力学延迟模型反演的气象数据和降水数据进行分析,探索模型的适用情况。     

地基GPS天顶对流层延迟与暴雨的相关性研究

以香港CORS网提供的GPS测站观测数据,利用GAMIT高精度数据处理软件解算出天顶对流层延迟,通过实验对比分析表明:天顶对流层延迟ZTD与大气可降水量PWV的相关性较高,同时天顶对流层延迟与暴雨之间也存在着较好的相关性,在缺少实测的气象资料的情况下利用天顶对流层延迟可代替PWV进行暴雨监测分析,并且对天顶对流层延迟用于暴雨监测的可行性进行了实验研究,取得了较为理想的结果。     

地基GPS大气可降水分全误差分析

介绍了地基GPS求解大气可降水分的原理及其相关的公式，推导出了其精度评定公式，估计了用GPS观测数据反解GPS信号对流层天顶方向延迟的精度，分析了影响其估计精度的主要因素。     

地基GPS遥感天顶水汽含量方法研究

利用IGS提供的精密星历及精密钟差,分别采用卡尔曼滤波法、双差法对天顶对流层延迟进行估计,并与IGS提供的测站天顶延迟进行对比。根据所解算的天顶对流层延迟,利用经验模型求解天顶干延迟,最后分离出天顶湿延迟,进行大气可降水分的求解。     

天顶静力延迟模型对GPS可降水量反演的影响分析及改进

利用地基GPS遥感大气可降水量(PWV,precipitable water vapor)过程中,天顶静力延迟(ZHD,zenith hydrostatic delay)模型精度直接影响PWV反演精度。文中将常用天顶静力延迟模型(Black模型、Hopfield模型和Saastamoinen模型)计算所得ZHD与基于湖南省2016-04-01—2017-03-31高空气象探测秒级数据计算所得探空ZHD进行对比,发现模型存在较明显系统偏差,其中Black模型ZHD平均偏低40mm以上。利用探空实测ZHD对天顶静力延迟模型进行回归建模,订正模型系数后可明显减小模型系统偏差和均方误差。改进后的ZHD模型可明显减小GPSPWV反演的系统偏差,并略微降低均方误差,其中采用改进后SA模型反演所得GPSPWV与探空PWV相比,平均偏低不超过0.230 7mm,反演准确性有较显著改善。