GPS信号斜路径方向水汽含量的计算方法

利用GPS信号斜路径方向的水汽含量(SWV)探测水汽的三维分布,是目前国际上地基GPS气象学研究的前沿课题.基于此提出了一种利用无电离层影响的GPSLC非差观测组合直接计算斜路径方向水汽含量的方法.该方法每30秒钟计算一次斜路径方向的水汽含量.计算结果与水汽辐射计(WVR)的观测值比较表明,利用该方法计算斜路径方向的水汽含量可以达到毫米级的精度.把5分钟内的斜路径水汽投影到天顶方向取平均,与以5分钟间隔估计的可降水量(PWV)进行比较,结果表明二者之间的差别小于2mm.用该方法计算的GPS信号斜路径方向上的水汽含量,可以用于层析水汽的三维分布,优化数值天气预报的初始场,也可以改正GPS大地测量和雷达影像的误差.

长三角地区多模GNSS斜路径观测分布及水汽仿真层析

目前长三角地区GNSS网已应用于该地区上空水汽的日常监测和水汽层析的研究。由于该GNSS网站间距较大、分布不均匀,斜路径观测值不能完全满足高精度水汽三维层析的需要,因此,本文对该地区进行了多模GNSS(GPS、Galileo、GLONASS、BDS)的观测仿真和水汽层析试验。结果表明,多模GNSS观测值角度变化范围大,在空间分布更均匀,相同观测条件下,多模GNSS观测值明显降低了空间格网的空格率,特别是改善了大气中上层格网的观测值覆盖情况。多模GNSS观测值弥补了单系统观测分布不均的状况,为空间格网提供了更为丰富的大气观测信息。通过仿真层析试验可以看出多模GNSS能够明显改善层析效果,尤其能够提高地面5km以上的层析精度。

上海GPS网层析水汽三维分布改善数值预报湿度场

水汽三维分布信息是数值天气预报模式的初始条件之一,大气中的水汽具有较强的时空变化特性,传统观测手段受时空分辨率的限制,对模式初始水汽场的描述远远不够.利用地基GPS信号斜路径观测值探测水汽垂直剖面信息是目前国际上的研究前沿,利用上海GPS综合应用网GPS信号斜路径水汽观测值,在国内首次层析了上海地区水汽三维分布.层析中采用高斯加权函数进行水平约束,利用数值预报结果做先验值,考虑了边界条件.针对无法准确给出各类观测信息先验权的问题,在层析水汽三维分布问题中首次采用了方差分量估计,进行验后定权;为了降低观测噪声对参数估计的影响,采用了抗差估计;针对水汽密度随高度减小的特点,垂直方向上采用随高度变化的非等权约束方法.层析结果与MM5数值预报结果比较,GPS信号斜路径水汽观测值对数值模式的预报湿度场有明显改善,利用GPS信号斜路径水汽观测值准实时地探测水汽的三维分布,应用于短期数值预报中,可改善短期预报的初始湿度场,提高数值预报的准确度.

区域电离层建模的单频伪距定位验证

针对电离层单层模型无法满足单频用户定位精度要求的问题,该文建立了区域电离层斜路径模型和单星多项式函数模型。基于河北省区域CORS站的实验结果表明:该文建立的区域电离层模型的拟合精度比CODE中心的格网电离层模型提高了近80%。并将其应用于北斗、GPS单频伪距单点定位,得出北斗的单点定位高程和平面定位精度分别优于3和2m,GPS的单点定位高程和平面定位精度分别优于1.5和1m;相对于CODE,GPS和北斗在平面及高程方向的定位精度均提高了50%左右。结果证明,采用斜路径电离层模型和多项式函数模型,可以较好地反映区域电离层的精细结构。