GPS measurements of ocean loading and its impact on zenith tropospheric delay estimates: a case study in Brittany, France

 The results from a global positioning system (GPS) experiment carried out in Brittany, France, in October 1999, aimed at measuring crustal displacements caused by ocean loading and quantifying their effects on GPS-derived tropospheric delay estimates, are presented. The loading effect in the vertical and horizontal position time series is identified, however with significant disagreement in amplitude compared to ocean loading model predictions. It is shown that these amplitude misfits result from spatial tropospheric heterogeneities not accounted for in the data processing. The effect of ocean loading on GPS-derived zenith total delay (ZTD) estimates is investigated and a scaling factor of 4.4 between ZTD and station height for a 10° elevation cut-off angle is found (i.e. a 4.4-cm station height error would map into a 1-cm ZTD error). Consequently, unmodeled ocean loading effects map into significant errors in ZTD estimates and ocean loading modeling must be properly implemented when estimating ZTD parameters from GPS data for meteorological applications. Ocean loading effects must be known with an accuracy of better than 3 cm in order to meet the accuracy requirements of meteorological and climatological applications of GPS-derived precipitable water vapor. Received: 16 July 2001 / Accepted: 25 April 2002 Acknowledgments. The authors are grateful to H.G. Scherneck for fruitful discussions and for his help with the ocean loading calculations. They thank H. Vedel for making the HIRLAM data available; D. Jerett for helpful discussions; and the city of Rostrenen, the Laboratoire d'Océanographie of Concarneau, and the Institut de Protection et de S?reté Nucléaire (BERSSIN) for their support during the GPS measurement campaign. Reviews by C.K. Shum and two anonymous referees significantly improved this paper. This work was carried out in the framework of the MAGIC project (http://www.acri.fr/magic), funded by the European Commission, Environment and Climate Program (EC Contract ENV4-CT98–0745). Correspondence to: E. Calais, Department of Earth and Atmospheric Sciences, Purdue University, West Lafayette, IN 47907-1397, USA. e-mail: ecalais@purdue.edu Tel. : +1-765-496-2915; Fax:+1-765-496-1210     

地面GPS探测大气可降水量的初步结果

地面全球定位系统（GPS）探测大气可降水量时空分布的可行性和可靠性研究，对地面GPS用于提高预报降水和恶劣天气的准确性和气候变化的研究具有重要作用。收集了覆盖于全国的23个站和我国周边的6个国际GPS服务（IGS）基准站为期6 d的GPS观测资料，组成了一个GPS气象学的区域性地面实验网，进行了我国首次GPS气象学试验。归算用的软件是在美国麻省理工学院GPS分析软件GAMIT基础上发展起来的上海天文台GPS精密定轨定位软件SHAGAP。为了提高对流层天顶延迟的监测精度和分辨率，我们采用了分段的参数估计和随机过程相结合的估算方法来处理对流层延迟，由此获得了分辨率分别为2 h和30 min，精度好于1 cm的天顶延迟量。通过天顶干延迟和天顶湿延迟的分离和天顶湿延迟到可降水量的转换，得到了精度为1～2 mm的可降水量的计算结果。将这些结果与实测探空仪资料计算的结果相比较，两者基本符合。试验的结果初步验证了地面GPS观测为气象服务的可行性和可靠性。同时指出了今后地面GPS在气象上应用的现实性。     

Birefringence parameters: Indicators of anisotropic symmetry systems

The difference in travel times between split shear waves (travel-time splitting) in anisotropic media depends on nine combinations of the density normalized elastic parameters (the birefringence parameters). These combinations are all zero in isotropic media, where there is no shear-wave splitting. The number of nonzero birefringence parameters increases with decreasing symmetry elements in the medium: from one in cubic media to nine in triclinic media.The birefringence parameters may be recovered from travel-time splitting observations. Their azimuthal behavior may then be interpreted in terms of crack orientation (strike and dip directions).     

用理论模式研究电离层F1－ledge的变化

利用一个时变电离层理论模式，研究武昌地区（３０．５°Ｎ，１１４．４°Ｅ）电离层Ｆ_１－ｌｅｄｓｅ现象．表明利用当前关于中性气体和太阳辐射的经验模式，观测到的Ｆ_１－ｌｅｄｇｅ出现与演化的基本规律将可基于现有电离层理论加以再现．指出较明显的Ｆ_１－ｌｅｄｇｅ结构同较低的中性原子－分子含量比有直接关系，并同原子－分子成份的过渡高度、背景温度及其垂直分布形态有一定联系．同Ｆ_１－ｌｅｄｇｅ形态相关联的Ｆ_１－Ｆ_２谷，其出现主要是由于亚稳态氧离子参与光化过程，以及电离气体参与具有一定垂直变化的输运过程．     

三频电离层延迟改正中多路径误差和观测噪声的削弱算法

多频测距系统可以借助多频观测数据削弱电离层延迟的影响,但多频改正算法在改正电离层延迟项的同时会不同程度地放大多路径误差、观测噪声等伪距误差的影响。其中利用三频数据可以将电离层延迟改正至二阶项,也可以只改正至一阶项,分别称为三频二阶改正和三频一阶改正。首次推导了利用三频观测数据削弱伪距中多路径效应和观测噪声等误差的算法,使三频电离层延迟改正中伪距误差的影响大大减小。通过对三频实测数据的处理和分析验证了算法的有效性并给出了一些有益的结论和建议:在利用三频观测数据进行电离层改正时,首先改正伪距中的多路径误差和观测噪声,然后采用三频二阶改正算法将电离层延迟改正至二阶项,将有效提高伪距改正精度。如果不能有效削弱这些误差的影响,宜采用三频一阶改正或双频改正。     

三种对流层延迟模型的精度对比

针对不同对流层延迟模型的改正精度不同的问题,该文采用3个IGS站BJFS、SHAO、WUHN的2014年对流层天顶总延迟数据以及地面气象数据,对目前常用的3种对流层延迟模型:霍普菲尔德(Hopfield)、萨斯塔莫宁(Saastamoinen)、欧洲地球静止导航重叠服务(EGNOS)的精度进行了分析。结果表明:Saastamoinen和Hopfield模型的精度相当,EGNOS模型精度略差于其余两种模型,但能满足GNSS米级的定位要求;在气象条件变化剧烈时,EGNOS模型精度不如实测地面气象数据的Hopfield和Saastamoinen模块。     

3种GPS+BDS组合PPP模型比较与分析

无电离层组合和非组合模型是GNSS精密单点定位(PPP)常用的两种函数模型。本文通过详细分析PPP的两种函数模型各类参数间的相关特性,建立了参数独立的函数模型。对非组合PPP模型的电离层参数引入虚拟观测方程进行约束,有效提高了PPP的收敛速度。最后,从定位精度和收敛时间两方面分析不同函数模型的GPS单系统和GPS+BDS组合PPP静态、模拟动态定位效果。结果表明:GPS单系统和GPS+BDS组合PPP定位精度相当,静态的无电离层组合与非组合PPP均可达到厘米至毫米级精度,动态PPP精度的平面优于3cm,高程优于5cm;无电离层组合PPP收敛时间优于非组合的PPP,电离层加权非组合PPP的收敛时间最短。动态定位中,电离层加权模型相比于无电离层组合模型,可减少约15%的收敛时间,相比于非组合模型,可减少约34%。     

一种改进的电离层层析投影矩阵生成算法

<正>确建立投影矩阵是电离层层析的必要条件。由于反演区域较大且观测数据繁多,同时考虑到离散后格网的复杂性,传统的投影矩阵的计算算法中存在大量的重复计算,严重影响计算效率。文中对传统算法流程进行调整,在不改变计算结果的情况下,消除冗余计算,大大提高了计算效率。     

广域差分GPS的数据处理方法及结果分析

详细讨论了广域差分ＧＰＳ数据处理的数学模型和方法,就实际观测数据,用作者研制的软件确定差分修正信息并提供给用户站定位。结果表明,软件可以保证平面位置精度优于１ｍ,高程精度在１．５ｍ左右。