GPS数据解算对流层天顶总延迟探讨

文中运用GAMIT/GLOBK 软件,解算了南极长城站GPS接收机天线在不同的相位中心和使用不同星历情况下的天顶总延迟,分析了在不同条件下解算结果的差异,探讨了获取高精度的天顶总延迟和实时获取天顶总延迟的具体方法,为今后实现GPS精密定位和实时天气预报提供了依据.     

GPS数据解算对流层天顶总延迟探讨

运用GAMIT／GLOBK软件,对南极长城站与周边的各IGS跟踪站的GPS观测数据进行组网解算。在解算各站上空总天顶延迟的过程中,利用不同的星历进行解算,并对其解算结果进行了分析和探讨得出：实时预报。星历与精密星历在解算结果上差别不大,最小差值是0mm,最大差值仅为0．5mm。所以在计算各GPS站上空大气水汽含量时,可直接采用实时预报星历,对今后实时探测水汽及实时天气预报具有一定的实用意义。     

利用Bernese解算地基GPS天顶总延迟

主要介绍利用Bernese软件解算天顶总延迟的方法,及遇到的一系列问题和解决方法,意在为以后更加深入研究GPS数据反演大气可降雨量做准备。通过对拉萨站、上海站、台湾站、长春站4个IGS测站天顶总延迟的数据对比,相同时期不同地区天顶总延迟存在较大差异,在相同地区不同时间天顶总延迟也有所不同。      

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。     

北斗区域系统解算对流层天顶延迟比对分析

在分析了当前GNSS主要的误差源,比较对流层延迟改正模型的基础上,应用Saastamoinen模型对BDS和GPS原始观测数据解算对流层天顶延迟,并对全球6个站点一个月的解算值进行比对分析,结果发现：北斗区域系统解算的ZTD相比于GPS结果,76%位于2cm之内,只有个别站点个别天的解算结果出现较大偏差,在中国周边站点解算结果优于其他地区站点。表明：北斗区域系统已经具备在中国周边同GPS相当的ZTD解算精度,为下一步北斗全球系统的建设奠定了坚实的基础。     

ERA-Interim资料计算对流层天顶延迟方法及精度分析

利用CDDIS提供的6个IGS站点2018年高精度对流层天顶延迟(ZTD)参考值,对利用ERA-Interim资料计算的ZTD值进行了精度评估.结果显示,ERA-Interim资料计算的ZTD与IGS提供的ZTD产品相比误差在cm级,不同纬度的计算ZTD及其偏差有不同的季节特征.IGS ZTD和ERA-Interim ZTD分别用于GNSS单点定位改正,伪距结果显示两者改正偏差的差异在亚毫米级,且结果在各个方向都得到了改善,U方向最明显,能达到0.5 m左右.     

BDS/GPS组合天顶对流层延迟的精度分析

在现有的精密轨道和钟差条件下,选取8个MGEX跟踪站2014年6—9月的观测数据,详细分析利用BDS/GPS组合PPP法在未固定跟踪站坐标和固定跟踪站坐标情况下估计ZTD的效果,并与IGS提供的对流层产品对比分析。实验分析表明,利用PPP法估计ZTD,BDS ZTD现阶段的STD优于34mm,GPS ZTD与BDS/GPS组合现阶段的STD相当,均优于14mm。与未固定跟踪站情形下估计的BDS ZTD相比,固定跟踪站坐标的方式虽然可以提高利用BDS估计ZTD的稳定性,但不能提高精度。     

一种新的全球对流层天顶延迟模型

利用IGS提供的高精度对流层天顶延迟数据,在全球范围内详细分析对流层延迟在高程及水平方向的变化规律,建立了一种新的全球对流层天顶延迟模型。该模型计算方法简单,只与年积日和位置参数有关,无需气象参数。经检验,新模型的对流层延迟改正精度优于输入标准气象参数的几种常用的对流层延迟模型,满足卫星实时定位和导航的精度要求。     

精密单点定位方法测量对流层天顶延迟的精度改善

研究了非差GPS精密单点测量中几种常用的随机模型,提出了基于卫星低仰角的cosine平方随机模型。对上海IGS站和北京IGS站的观测数据分别进行了处理,结果表明,利用cosine平方随机模型的天顶延迟结果优于传统的随机模型结果。     

IGS精密星历和钟差对天顶对流层延迟精度的影响

为研究IGS精密轨道和钟差产品对天顶对流层延迟精度的影响,文章利用位于中国北京、上海、拉萨等地的6个IGS跟踪站所提供的2013年4月7日～10日4天的数据,采用GPSTools软件进行实验,计算各跟踪站的天顶对流层延迟(ZTD),并与IGS提供的对流层延迟产品进行对比.结果表明,利用IGS精密轨道解算的ZTD与IGS提供的ZTD相当,两者偏差的平均RMS优于5mm,利用IGS超快速钟差预报部分解算的ZTD与IGS提供的ZTD存在2cm～3cm误差,平均RMS大于1cm.     

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.     

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。     

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.     

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...     

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。     

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。     

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。