基于IGS超级跟踪站的近实时GPS气象研究及应用

目前国内许多城市开始将CORS综合应用网服务于气象部门,为给地基GPS气象研究人员提供一个真实的研究环境,本文基于IGS超级跟踪站网络搭建了一个近实时GPS气象系统,并结合实测数据验证了该系统的有效性。基于该平台可以系统地研究GPS遥感水汽、层析水汽三维分布、数值天气预报同化GPS水汽以及利用电离层分布进行空间天气预报等理论。     

利用珠海CORS监测大气可降水量

依托珠海城市连续运行参考站（continuously operating reference stations,CORS）系统,采用地基全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）反演大气可降水量（precipitable water vapor,PWV）,展开大气可降水量监测系统的应用研究。系统采用精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）技术与IGS(International GNSS Service)轨道、钟差产品实时或事后估计CORS站点上的大气可降水量,可实时更新发布水汽监测数据。通过对监测系统的内符合精度与外符合精度的测试,表明本大气可降水量监测系统对PWV的估计精度优于2 mm,能实现对珠海北斗CORS(ZHBDCORS)网中站点间小区域的水汽监测,区分各站之间的水汽变化,能满足实时对流层水汽监测及其他气象应用需求,有效地拓展ZHBDCORS系统的服务领域。     

基于多源数据的电离层异常监测及GNSS影响效应研究

电离层是日地空间环境的重要组成部分,电离层异常对无线电通讯和人类空间活动的影响不容忽视.电离层异常监测,在高精度GNSS PNT 服务与深空探测误差修正、空间天气预报预警及日地空间环境动态监测等方面具有重要科学意义和实用价值.海量地基、天基多源电离层观测数据,为电离层异常监测及电离层精细化时空变化反演提供了丰富的数据源.论文利用全球约250个Multi-GNSS站和COSMIC掩星观测数据,采用并行计算10 m in内实现全球数据处理,近实时构建了三维电子密度模型,融合掩星数据使得海洋地区的精度明显改善;搭建了天地联合多源电离层观测数据融合处理试验平台,在线提供近实时三维电离层产品,可为地球空间飞行器的空间环境信息支持、空间环境异常监测及预报、导航系统全球电离层延迟修正等提供服务.基于近实时三维电子密度模型,开展了电离层异常的立体监测,较IRI模型能够更好地监测磁暴期间电离层异常与演化过程,实现了全球大尺度、区域精细化电离层动态监测.同时,论文针对电离层异常对GNSS影响效应展开了较为全面的研究,分析了磁暴、太阳耀斑对GNSS信号、电离层模型精度、服务性能的影响.     

基于EOF的实时三维电离层模型精度分析

讨论了建立基于EOF(empirical orthogonal runction)的实时三维电离层模型的方法,利用欧洲区域14个IGS跟踪站全天的观测数据模拟实时数据流进行了实验,将这种方法与二维球谐函数模型的结果进行了比较,结果显示基于EOF的实时三维电离层模型全天的模型残差以及与实测值偏差的均方根都在0.2 m以内,优于二维球谐函数模型。     

小波分解辅助的珠海CORS水汽监测技术分析

依托城市连续运行基准站(continuously operating reference station,CORS)系统,利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)水汽探测技术可实时获取高精度、高时空分辨率的水汽产品.这些水汽信息是新一代CORS系统的革新产品...     

海南地区基于北斗的CORS升级改造试验研究

随着北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)的快速发展,针对海南地区电离层较活跃的特点,基于北斗卫星的海南连续运行定位综合服务系统升级改造试验,提出了改造的主要内容及其测试方法,分析验证了基于BDS的三星CORS系统24h可用性测试、空旷和遮挡环境下三星CORS系统和双星CORS系统初始化时间精度分析研究,试验证明了在海南电离层较活跃地区三星CORS系统比双星CORS系统定位精度较高、定位稳定性更好。     

CORS站用于地表环境参数综合监测研究

卫星导航定位连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)系统作为GNSS与网络通信技术结合发展出的新兴导航定位CORS系统，具有快速高效、高精度、网络化等优点，不仅可以测量地表位置及运动，还可以借助GNSS信号的折射与反射特征监测地表环境参数变化情况.本文提出一种将CORS站用于“积雪深度、土壤湿度、大气水汽、地表形变”的地表环境多参数综合监测体系，用以拓展CORS站在生态环境中的广泛应用.以齐齐哈尔市CORS站BFQE为实验案例，首先获取实验时段中CORS站接收的GNSS观测数据(含信噪比(signal to noise ratio,SNR)数据)、星历数据及气象数据对其进行预处理；其次对重采样的SNR数据采用非线性最小二乘及Lomb-Scargle谱分析方法解译特定时间段的浅层土壤湿度及地表积雪深度；然后通过联测远距离国际地球动力学服务机构站(International GPS Service for Geodynamics,IGS)采用相对定位技术获取测站的地表形变序列与大气水汽序列；最后，结合上述多种地表环境参数...     

GNSS空间环境学研究进展和展望

对流层和电离层是地球近地空间环境中两个重要的组成部分,是靠近地球表面且与人类生活联系最密切的大气圈层。全球导航卫星系统技术的快速发展,为GNSS空间环境学的研究提供了良好的契机。本文介绍了现有GNSS空间环境学中在对流层和电离层方面的研究现状和进展。在GNSS对流层研究方面,主要集中于GNSS对流层关键参数建模和水汽反演两部分;在GNSS电离层研究方面,主要包括GNSS二维/三维电离层建模和区域/全球电离层监测。     

基于滑窗初始点dSTEC定权的全球实时电离层综合

自2017年起,国际GNSS服务组织(IGS)部分电离层分析中心先后提供全球实时电离层校正服务。针对实际应用中单一分析中心实时电离层产品存在的可靠性差问题,本文提出了基于滑窗初始点差分斜向总电子含量(dSTEC)定权的全球实时电离层综合方法。以中国科学院(CAS)、法国空间研究中心(CNES)、西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)及武汉大学(WHU)实时产品为基础,实现了实时全球电离层地图(RT-GIM)产品的例行综合。从电离层延迟误差修正、单频标准单点定位(SF-SPP)及单频精密单点定位(SF-PPP) 3个方面,分析2022年2月15日至2022年3月15日综合RT-GIM产品的应用性能。以IGS事后GIM为参考,本文综合RT-GIM与UPC综合RT-GIM对应的RMS为分别为3.30和3.20 TECU,二者精度相当;以定位残差95%分位数为统计量,与IGS事后GIM产品相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别低7.7%和4.9%;与北斗三号广播电离层模型BDGIM相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别提升了15.9%和9.5%。自2...     

基于空间电离层环境层析成像测量仪的地震电离层扰动监测系统设计

为了更好地开展地震电离层扰动监测和异常信息提取研究,基于空间电离层环境层析成像测量仪研制了地震电离层扰动监测系统,包括小区域监测站网和监测软件系统.?该监测系统产出空间分辨率1°×1°的电离层总电子含量(TEC)、F2层最大电子密度(NmF2)和F2层峰值电子密度对应高度(hmF2)二维分布图,对扰动异常超过10％的事...     

远距离下CORS的双差电离层延迟内插模型精度分析

为了验证传统的内插模型能否满足远距离下连续运行参考站系统(CORS)的双差电离层延迟精度的需求.通过构建电离层双差观测方程,以线性内插模型(LIM)和距离相关线性内插模型(DIM)为研究对象,以虚拟参考站技术(VRS)为代表,将解算得到的监测站双差电离层延迟与通过LIM和DIM内插算法得到的监测站双差电离层延迟进行对比,分析这两种模型在远距离CORS网下的双差电离层延迟内插效果.实验结果表明,在远距离CORS网监测站条件下,LIM模型的内插精度高于DIM模型内插精度.      

区域CORS网在PM2.5监测中的应用研究

在雾霾频发的冬季大气可降水量PWV与大气污染物PM_2.5之间存在一定的关联关系,本文通过对河南地区CORS网的GNSS大气可降水量与PM_2.5之间的相关性进行分析并建立了实时监测模型。试验研究发现：河南地区冬季雾霾频发期大气可降水量PWV与PM_2.5之间存在着较强的正相关关系,通过建立的PM_2.5实时监测模型验证了可以依据大气可降水量PWV对PM_2.5进行实时监测,并取得了较为理想的结果,可以为当前进行PM_2.5监测提供一种新的参考。     

基于CORS的分米级GNSS差分定位云服务研究

面向GNSS大众应用领域海量高精度位置服务需求,提出了一种基于CORS的分米级差分定位云服务建设方法,采用虚拟格网用户生成改正数的形式,通过设计解算服务器与业务服务器分离的云服务模式,解决了传统CORS服务中基准站数据安全风险大、用户并发访问数量受限的问题,并以API和SDK形式面向用户和开发者提供应用服务,降低了高精度位置服务专业技术门槛。同时,依托本文研究成果,基于湖南省位置服务平台（HNCORS）,设计并实现了基于CORS的分米级GNSS差分定位云服务架构,并以丢包率、外符合精度、高并发访问为指标进行测试。结果表明,本文设计的云服务架构具有较好的精度、稳定性和可靠性,在高精度位置服务应用中具有较好的应用前景,也可为其他省级CORS网的高精度位置服务云平台建设提供技术参考。     

三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175m每隔5m的影响,地壳垂直形变最大可达30mm,对重力影响超过20μGal(1Gal=10~(-2) m/s~2)的范围距离长江中心线约2km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。     

基于CORS位置云服务的高并发技术研究

针对公众的高精度位置服务需求与CORS高精度定位一直局限于极少数行业(如控制、测图等)的矛盾问题,融合物联网、云计算、大数据等技术,探索基于CORS的位置服务云平台架构设计及CORS高精度、高并发技术方案。通过构建格网化的高精度位置差分池,实现了高精度、高并发的位置云服务。搭建的Demo云平台服务测试表明:系统运维效率提高26倍以上,有效用户并发量达5万以上,CORS云服务的网络RTK／RTD成果服务精度无损。      

三维地理信息公共服务平台建设初探

针对目前国内三维地理信息服务平台建设存在的问题,重点分析了三维GIS与三维仿真的关系,并基于重庆的建设实践,提出面向“体”的三维数据模型、三维数据分类与组织、海量三维空间数据管理、跨平台访问等关键技术问题的解决方案。     

基于FJCORS的安全服务技术研究

CORS改变了传统测绘基于大地控制网的作业模式,以集中网络化的方式,为用户提供实时和事后的精密定位服务。根据我国法律法规要求,测绘活动必须在符合数据安全的前提下进行,因此,CORS提供各种服务的同时必须确保信息安全。本文以Trimble CORS系统为例,详细阐述了CORS系统的工作流程,介绍了基于FJCORS的安全服务技术研究内容,包括具有收发、转换参数自动计算、数据汇集与运行监控、用户管理等功能软件的研究开发,从而更好地满足CORS系统日常运行、维护与用户服务等相关需求。     

在中国构建全球导航卫星连续运行站网及其服务系统

全球导航卫星连续运行站系统可以维持相应地区的高精度、三维、地心、动态坐标框架,提供集约化的定位和导航服务,成为当前国际和国内发展迅速的一项基础设施建设。该系统可以广泛服务于国家大地基准、气象、地球动力学、地学灾害监测以及位置服务等领域。介绍了全球导航卫星系统连续运行站在国内建设的现状。提出了发展我国全球导航卫星系统连续运行站系统当前存在的三个方面的问题。对在中国构建国家级GNSSCORS系统的目的、原则和方案等方面进行了讨论。     

中低纬度地区连续运行参考站网络电离层扰动修正技术研究

分析了电离层扰动对中长距离连续运行参考站网络(CORS)的工作性能的影响,论证了中小尺度电离层行进式扰动是影响中低纬度地区CORS基线解算和实时定位精度的最主要误差源。本文提出了时相关电离层修正模型,通过在双线性曲面纠正模型上附加中尺度电离层扰动修正信息,实现电离层预报修正技术。在100 km以上长距离参考站网的实验验证了该技术应用于CORS领域减弱电离层强扰动影响方面的有效性。