基于GRACE星载加速度计数据的热层密度反演

本文主要研究了利用GRACE星载加速度计数据反演热层密度.首先联合采用GRACE卫星2007—2009年星载加速度计数据和星载GPS数据进行动力学定轨并同时估计加速度计校正参数,依此对加速度计数据进行了校正.根据Sentman稀薄空气动力学方程计算卫星空气动力系数,对校正后的加速度计数据进行处理,反演得到了该时期沿轨热层大气密度.为分析反演密度的精度,将本文反演得到的GRACE-A卫星沿轨密度与Doornbos的解算结果,以及经验密度模型NRLMSISE00,HASDM模型进行比较分析.统计结果表明,本文反演结果比Doornbos系统性偏大约5%~8%,二者间的标准差(STD,standard deviation)在10%以内,具有较好的符合性.其差异主要是由于采用了不同的加速度标校以及空气动力系数计算策略.本文反演得到的热层密度较HASDM模型表现为正的系统性偏差且幅度在4%以内,而Doornbos的结果较HASDM模型约系统性偏小4%~7%,二者与HASDM模型的标准差均为30%左右.另外,本文反演密度与NRLMSISE00模型之间存在约30%~40%的系统性bias,其STD也在30%左右.     

顾及系统误差的平差模型研究

在高精度测量中,利用平差模型从整体上对系统误差予以补偿和消除的理论研究已日益被关注,从国内外文献看,一般均着重于研究附加系统参数平差模型的理论和应用,考虑到系统误差源的复杂性,文中提出了附加系统权平差模型,附加系统参数和系统权平差模型。导出了平差公式和假设检验的统计量,附加系统参数模型是将系统误差影响归入函数模型,附加系统权模型是将系统误差影响归为随机模型,两者混合模型则是将系统误差影响分别归入函数模型和随机模型,这样就形成了顾及系统误差的平差模型体系。附加系统权平差模型涉及到系统方差估计这一难题,文中提出了按概率分布置信域的思想由最大误差估计系统方差的方法。     

顾及系统误差的平差模型研究

在高精度测量中,利用平差模型从整体上对系统误差予以补偿和消除的理论研究已日益被关注.从国内外文献看,一般均着重于研究附加系统参数平差模型的理论和应用.考虑到系统误差源的复杂性,文中提出了附加系统权平差模型、附加系统参数和系统权平差模型,导出了平差公式和假设检验的统计量.附加系统参数模型是将系统误差影响归入函数模型,附加系统权模型是将系统误差影响归为随机模型,两者混合模型则是将系统误差影响分别归入函数模型和随机模型,这样就形成了顾及系统误差的平差模型体系.附加系统权平差模型涉及到系统方差估计这一难题,文中提出了按概率分布置信域的思想由最大误差估计系统方差的方法.     

中国地壳运动整体速度场模型的建立方法研究

利用所能得到的468点的高精度GPS速度场，采用计算欧拉矢量法和多面函数拟合法分别在细分块体和不细分块体的情况下建立了中国地壳运动整体速度场模型，并对其结果进行了分析。结果表明，在对块体介质刚弹性的认定不明确时，多面函数拟合法比计算欧拉矢量法更适合中国平面地壳运动速度场模型的建立。     

现有SST重力场模型的比较研究

分析了最新的卫星跟踪卫星（satellite—to—satellite tracking，SST）地球重力场模型EIGEN系列和GGM系列在欧洲大陆部分与GPM98C模型重力场异常残差的差异，研究了新一代卫星重力方法对于提高区域重力场模型精度的潜力以及存在的问题。比较结果说明，SST重力场模型的较高阶部分精度不理想，而在中低阶部分，SST模型表现出在原有经典重力场模型中并未包含的信息。     

空间VLBI观测量估计大地测量参数的模拟计算

介绍了研究空间VLBI在大地测量等领域应用的意义，探讨了空间VLBI的观测量类型、观测模型及其涉及的大地测量所关心的参数；并采用1980～2004年的VLBI观测数据进行了计算，对大地测量所关心的几种参数的计算结果进行了分析。     

浅析WAAS电离层延迟网格修正算法

阐述了广域增强系统电离层延迟网格修正算法流程、思路及特点,希望能给相关研究者提供参考.     

全球电离层模型的OpenMP多线程并行解算

探讨了OpenMP多线程技术在全球电离层建模中的应用。在日固地磁参考系下采用15阶次的球谐展开建立全球电离层模型,并对1天解、3天解两种方案的结果与IGS电离层产品进行了对比,电离层图偏差的均方根约3~5 TECU,且3天解的方案首尾两组电离层图与IGS产品符合得更好;卫星差分码偏差和接收机差分码偏差与IGS的差异分别约为0.2 ns和2 ns,仅有少数几个接收机差分码偏差在少数几天与IGS差异较大,超过3~4 ns。实验中使用Dell服务器R730（配置:128 GB内存、2个CPU、8个核心和32个线程数）,采用OpenMP多线程并行计算能够明显提高全球电离层模型的建模效率,单天解算仅需约7 min,3天解算需约22 min,效率提升近8倍。使用3 d观测数据并采用OpenMP多线程并行计算来建立全球电离层模型可有效节省建模时间,同时还能提高首尾两组模型系数的精度以进一步提升全球电离层模型的精度,对建模算法的测试、电离层产品的快速发布以及模型后续检验和预测等带来了便利,也为后续实现利用多卫星导航系统观测数据快速建立全球电离层模型提供了参考。     

全球电离层模型的分布式并行解算

为满足GNSS数据处理效率不断提升的需求,提出并开发了一套分布式并行计算框架,并基于该框架实现了全球电离层模型的分布式并行解算。采用2台服务器和4台台式机,对全球电离层建模分别测试了单机多线程、多机分布式等并行计算方案,并分析了不同方案建模的数据处理效率。结果表明,采用多线程并行计算可以大幅提高数据处理效率,且当开启线程数与计算机CPU核心数一致时效率提升最佳;采用多机分布式并行计算可进一步提高数据处理效率,使用4台台式机相对于单台台式机解算时间减少约60%,使用2台服务器相对于单台服务器解算时间减少约18%;采用分布式并行计算方案,可充分利用多台计算机资源来提高全球电离层建模效率,对电离层产品快速发布、建模算法的测试等具有重要的意义,对多系统GNSS精密定轨与定位、大网解算也具有很好的参考价值。     

利用北斗/GNSS观测数据分析“21·7”河南极端暴雨过程

2021年7月,受台风“烟花”和“查帕卡”影响,河南省发生罕见的极端暴雨事件,造成了重大人员伤亡和巨额经济损失.极端暴雨的产生过程极为复杂,大气可降水含量(PWV)是产生降雨的主要因素之一.分析暴雨的发生过程与PWV之间的关系,对于暴雨发生的短时临近预报具有重要意义.本文利用河南省220个连续运行的北斗/GNSS站观测数据,采用精密单点定位(PPP)和克里金插值方法,获取了本次极端暴雨发生期间河南省高时空分辨率的PWV空间格网数据;同时结合省内116个气象站降雨量数据,分别从时间和空间上分析了PWV变化与极端降雨之间的关系.结果表明,通过PPP获取的北斗/GNSS站PWV与国际权威的全球气象再分析资料ERA5反演的测站结果互差均方根(RMS)为3.2 mm;进一步通过克里金插值获取的PWV空间格网数据与探空仪实测结果的互差RMS为4.6 mm,与ERA5反演的格网数据互差RMS为4.4 mm,表明本文的PWV数据精度符合气象学研究要求.通过分析北斗/GNSS站与并址气象站的PWV和小时降雨量的时间序列,发现暴雨期间并址站上空的PWV达到高数值水平,并且在极端降雨发生前1~3小时PWV多表现出陡增现象.通过分析PWV与小时降雨量的空间分布关系,发现本次极端暴雨中高数值PWV地区,其降雨强度也普遍较高,与实际受灾情况相符.