地基GPS气象学研究的主要问题及最新进展

目前大多数映射函数在低高度角时精度都比较差，发展适应低高度角的映射函数，提高低高度角观测值的利用率，研究大气的水平梯度是目前地基GPS气象学的主要研究任务，发展随时空变化的动态映射函数也是国际上的一个主要研究问题。由于PWV不能提供水汽分布的三维信息，求定GPS信号斜路径方向上的水汽SWV，以及利用SWV层析大气的垂直结构是目前国际上 GPS气象学的研究前沿。文中总结了目前国际上SWV的求定及层析水汽三维结构的主要方法，及存在的问题。把GPS探测的水汽同化到数值天气预报中，以提高数值预报的能力是GPS气象学研究的目的，作者介绍了目前水汽在数值预报模型中的同化情况。另外还回顾了利用GPS观测结果进行全球气候变化和大气折射环境研究的进展。     

GPS水汽遥感中的大气干延迟局地订正模型研究

在GPS遥感水汽过程中,大气干延迟模型的精度直接影响水汽遥感的精度。根据广东清远站1995～2001年的气象探空资料,计算了GPS水汽测量中的实际大气干延迟。在此资料基础上,利用地面气象要素建立了大气干延迟的年和分月局地订正模型。分析结果表明,年模型的精度优于目前广泛使用的普适模型;月模型与年模型相比,效果不是很明显,建立局地分月订正模型意义不大;在对高度角的敏感程度上,局地模型略大些;当高度角小于75时,大气干延迟弯曲路径与直线路径之差ΔS随天顶角增大而迅速增大。     

两月气温冷暖多变局地灾害频繁发生

2004年7～8月新疆主要天气气候特点是：全疆大部地区气温7月高、8月低，南疆7月气温异常偏高。特别是受7月11～17日出现的全疆大范围高温天气影响，7月中旬北疆东部和南疆偏东地区的部分台站旬平均气温偏高幅度突破历史同期极值。降水北疆大部地区两月偏多，     

河北怀来ML4.4地震前的地热异常

2002年8月3日15时57分在河北怀来发生了ML4．4地震，在震中距100km范围内的4个台站，三马坊、赤城、矾山、张家口台数字化地热观测均有一定的异常反映，其中，三马坊、赤城台有较明显的临震异常。介绍了各台的地热观测情况，利用差分法、减组合滤波等非潮汐方法进行了分析，指出，该震例总结对今后的地震监测和预报有一定的借鉴和参考作用。     

基于垂直剖面函数的天顶对流层延迟插值算法

通过分析由ERA-Interim气象再分析资料积分方法得到的天顶对流层总延迟随高程变化的规律,提出一种基于垂直剖面函数的天顶对流层延迟(ZTD)插值算法。该算法以ZTD的垂直分布规律为基础,通过垂直剖面函数实现ZTD在高程方向上的精准投影延拓,可以避免因高差较大造成的空间内插结构畸形。采用IGS站提供的高精度对流层产品进行实验验证表明,该算法相对于传统算法能够有效提高ZTD改正值的精度,尤其在高差超过1 km的情况下,相对于反距离加权法精度提升了96%,相对于空间回归法精度提升了79%。     

GPS精密卫星钟差估计研究

随着精密单点定位技术的发展,对于精确的卫星坐标以及卫星钟差改正精度的要求越来越高,精密卫星星历以及精密卫星钟差的求解成为制约精密单点定位技术发展的瓶颈。本文基于修复周跳的载波相位观测值与相位平滑伪距观测值,采用无电离层延迟星间单差精密卫星钟差估计模型,在先估计出整周模糊度后,进行了精密卫星钟差的估计,并采用与IGS事后精密钟差作二次差的方法进行精度分析,这对于提高精密单点定位精度具有一定的意义。     

全球地面降水月值历史数据集研制

全球降水历史数据是开展气候、水循环等研究的基础。收集整理全球12个数据源降水历史月值资料,通过站号、站名甄别不同数据源中相同台站,对344个通过相关系数、一致率、均值t检验、方差F检验的台站多源资料进行拼接,尽可能多地融合各套数据产品优势,最终形成全球降水历史月值数据集(CMA Global PrecipitationV1.0, CGP)。数据集重点解决当前国际数据产品在东亚地区站点稀少、同时应用多套数据应用门槛较高等问题。数据集收录3.1万个台站共计1.87×107组月降水记录, 4152个台站序列长度达百年。与美国大气海洋局(NOAA)的全球降水数据集(GHCN-M V2.0)对比,CGP新增1万个站点、0.5×107组有效观测记录和1030条百年序列,其中141条百年序列通过多源整合技术获取。CGP的站点和数据量优势主要体现在东亚、东欧、西伯利亚等站点稀疏地区。基于CGP分析的全球降水时空特征与国际同类产品的结果较一致。新增的数据虽然没有改变全球降水分布的总体特征,但对区域性的百年降水变化检测有一定影响。基于CGP的全球降水百年序列结果显示,20世纪前半叶全球降水量偏小,近20年是1900年以来全球降水量最大的时期,各纬度带、各个国家或地区的降水长期变化趋势呈现显著的差异。      

一种精确估计区域北斗接收机硬件延迟的方法

提出了一种精确估计区域北斗接收机硬件延迟(DCB)的方法。该方法不需要传统复杂的电离层模型,在已知一个参考站接收机硬件延迟的条件下,利用正常情况下电离层延迟量和卫星-接收机几何距离强相关这一特点,采用站间单差法来精确估计区域内BDS接收机的硬件延迟。试验结果表明,该方法单站估计的单站北斗接收机连续30d的硬件延迟RMS在0.3ns左右。通过GEO卫星双频观测值扣除已知卫星DCB和本文方法估计的接收机DCB,计算对应穿刺点一天的VTEC并和GIM格网内插结果并进行比对分析,二者大小和变化趋势均符合较好,进一步验证了本文提出的方法具有可靠性。     

一种改进的基于 BDS 三频非差观测的周跳实时探测与修复模型

BDS三频观测条件下可以组合得到具有优良特性的虚拟载波观测量,有利于改善非差观测数据的周跳实时探测与修复。文中提出一种基于BDS三频非差数据的周跳实时探测与修复模型:首先,采用消电离层无几何HMW组合观测量探测和修复EWL周跳;然后,将经过修复的EWL观测量与WL组合消除几何相关项,忽略电离层延迟残差进而确定WL周跳;最后采用经过修复的WL观测量与NL组合形成无几何观测量,并通过优化载波相位组合确定电离层延迟的变化量以探测和计算NL周跳,并通过简单变换得到原始载波观测量的周跳值。通过实测BDS三频数据对模型可行性进行验证分析,结果表明,即使在30s的采样率以及电离层活动活跃条件下,该模型都可有效实时探测和修复各类周跳。     

BDS中长距离非差实时动态厘米级定位算法

针对BDS常规实时动态定位(RTK)中,随着流动站与参考站间的距离增加,大气延迟误差的空间相关性大大降低,影响了整周模糊度的快速解算和流动站位置信息的解算精度问题。该文研究了一种基于非差观测误差的BDS中长距离常规RTK定位算法,采用非差误差改正方法为流动站提供误差改正,利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正。对电离层延迟误差和相对天顶对流层延迟误差进行参数估计,处理电离层延迟误差和对流层延迟误差的影响。最后通过BDS实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析。实验结果表明,该算法可以实现BDS中长距离常规RTK的快速定位,并获得厘米级定位精度。