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。

天顶对流层干延迟模型高程适用性研究

针对天顶对流层干延迟（ZHD）的3种通用模型,即Saastamoinen模型、Hopfield模型和Black模型,构建基于探空数据的Radiosonde方法来解算ZHD并将其作为真值,在北美夏季中纬度地区真实大气和标准大气两种条件下,通过对比Radiosonde方法与3种通用模型计算的ZHD结果,对3种通用模型进行高程适用性分析。结果表明,3种通用模型都适用于0~30 km的高度,Black模型和Saastamoinen模型的精度相近,Hopfield模型精度最差。最后,构建高气压变化范围的本地化短期ZHD-P模型。

GPS定位与水汽反演中对流层干延迟的订正研究

根据美国Shreveport地区及中国徐州地区2006年的气象探空资料计算了GPS测量中的大气干延迟,将其作为真值与目前常用的普适模型计算的延迟值进行对比,结果表明,目前常用的几种普适模型在美国Shreveport地区的改正效果要明显好于中国徐州地区,直接反映出普适模型更适合北美地区。利用徐州地区2000—2006年的探空数据计算了大气干延迟值,在此基础上,根据地面气象要素建立了徐州地区大气干延迟的局地订正模型。分析表明,局地订正模型的改正效果好于普适模型。

一种适用于对流层干延迟的新的几何映射函数

本文提出了一种新的对流层干延迟映射函数,此模型形式简洁,精度较高,是完全应用几何方法得出的,模型只与大气的有效高度有关,不包含任何气象因素,适用于动态定位及导航。文中通过实验在不同高度角、不同纬度与目前最常用的CFA2·2和Niell映射函数进行了比较,结果表明,在高度角大于6度时此函数与这两种模型精度相当,得到了非常理想的效果。

局部地区对流层大气垂直干延迟的模型改正

干延迟的精确确定对GPS气象中解算可降水分含量有很重要的作用。根据武汉和探空站Kingspark的探空资料,计算了这两地的实际干延迟量。在这些资料的基础上,用回归分析的方法对这两地的干延迟算式进行了建模和分析,发现该算式的精度优于其他模型。

3种对流层干延迟模型在中国低纬度地区的精度分析

为了分析Saastamoinen模型、Hopfield模型和Black模型等干延迟（ZHD）模型在中国低纬度地区的精度情况，在中国低纬度地区的桂林、香港和海口3个地方，利用各地区相应的探空站2012年第122-152天的气象观测资料，分析了3种经验模型在低纬度地区的精度情况结果表明，在所选的3个站内，3神经验模型计算的ZHD变化趋势具有很好的一致性，以Saastamoinen模型计算的ZHD值为参考，Saastamoinen模型和Hopfield模型的ZHD值较为接近。

GPS测量中天顶干延迟的计算方法的研究

大气可降水份的估计是地基GPS气象学的一个主要研究方向。本文介绍了大气折射对GPS测量的影响,简介了两种常用的天顶干延迟分量模型——Saastamoinen模型和Hopfield模型和各种模型的特点。通过对北京、乌鲁木齐、拉萨3个IGS站的气象数据对这两个的天顶延迟干分量模型进行了分析总结。

星载激光测高仪大气干项延迟校正

星载激光测高仪发射的激光脉冲在通过地球大气层时发生折射,导致激光路径的延长,为了获得高精度的测距结果,必须对大气延迟进行修正;而大气干项延迟在大气延迟中占主导作用,仅由测量位置的地表大气压力决定。通过推导静态大气在非理想气体条件下的流体静力学方程,得出地表气压与位势高度有关的大气压力模型,结合NCEP基于标准大气压层的气象数据和GLAS测量的时间经纬度和高程数据,对位势高度使用4阶Runge-Kutta算法进行数值积分得出地表气压,进而计算大气干项延迟。通过该方法和NCEP地表气压估计得出的干项延迟分别与GLAS官方公布的干项延迟对比,该方法计算结果的趋势与准确程度均占优,且最大干项延迟误差小于2 cm。证明通过流体静力学方程数值积分计算地表气压的方法能够得出对星载激光测高仪较为准确的大气干项延迟。

区域对流层干湿延迟建模

为进一步提高无气象参数的区域对流层延迟模型的精度,以香港区域CORS网数据为例,在对湿延迟的周期性、空间因素与干湿延迟的关系、时间和空间与干湿延迟的相关性等研究的基础上,建立了香港精密区域对流层延迟时空模型。测试结果表明,新模型比UNB3等模型精度更高。

局地天顶干延迟线性回归模型研究

为了提高局地天顶干延迟(ZHD)的估计精度,本文利用桂林探空站的气象观测资料,通过最小二乘和线性回归的方法得到基于地面气压的局地天顶干延迟(ZHD)线性回归模型,将其ZHD值与3种经验模型的拟合结果进行比较,并用前40天的气象数据回归得到的天顶干延迟模型拟合后20天的ZHD值。结果表明,局地天顶干延迟线性回归模型整体精度高于3种经验模型,且具有较强的外推性。

HY-2B卫星雷达高度计对流层路径延迟精度分析

干对流层路径延迟与湿对流层路径延迟是影响HY-2B测高精度的重要因素。本文采用星星交叉分析法和对流层独立模型检验法对HY-2B干对流层与湿对流层路径延迟产品进行对比分析。本文基于大气压强数据和辐射计测量的水汽数据,利用干对流层和湿对流层独立检验模型对HY-2B沿轨数据进行重处理,与HY-2B业务化运行产品差异的标准差分别为1.8和2.6 mm。此外,HY-2B与Jason-3交叉点处干对流层与湿对流层路径延迟差异的标准差分别为1.5和6.1 mm,两年内产品的漂移较少。实验结果表明:HY-2B干对流层与湿对流层路径延迟的精度均达到国际水平。该文对于验证国产海洋卫星HY-2B数据精度,扩展HY-2B卫星数据的应用范围具有重要意义。

区域延迟模型在CORS站反演水汽中的应用

系统地论述了利用CORS系统观测数据反演大气水汽含量的基本原理和方法,分析其反演大气水汽含量过程。基于探空资料建立了广西区域干延迟的延迟模型和加权平均温度模型,利用广西地区CORS站及国内IGS站的观测数据进行解算得出天顶方向对流层延迟量。经过比较区域模型与经验模型得出区域模型具有可用性,且反演出的大气水汽含量与探空水汽含量精度相当,从而验证了区域模型具有可靠性。

基于N-BEATS的单站对流层天顶总延迟预报

高精度对流层延迟先验值有助于加速精密单点定位的快速收敛。基于高精度高分辨率气象数据库,采用深度学习N-BEATS算法,进行了单站对流层天顶总延迟的预报试验。试验选取了9个IGS跟踪站,试验弧段从2002年1月至2019年6月共18.5 a。首先基于N-BEATS算法,设计了3种预报策略,然后基于前17.5 a针对不同预报策略进行模型训练,并对最后365 d的对流层天顶总延迟进行预报。试验结果表明,以该气象数据库为基准,12 h以内预报弧段的预报残差均值量级大多可达亚毫米,2 h、4 h、6 h的预报残差的标准差分别约为5 mm、9 mm、13 mm。

GPS天顶对流层延迟计算方法研究

对流层延迟是影响卫星定位的主要误差源之一,如何建立更适合某个地区的区域对流层延迟改正模型,成为当今的一个热门研究课题。从目前广泛应用的全球对流层延迟模型入手,借助GAMIT高精度GPS数据处理软件,分析和总结天顶干、湿延迟规律和影响天顶干、湿延迟的主要因素,探寻并构建区域天顶对流层干延迟ZHD模型。

星载激光测高系统大气折射延迟的影响分析

星载激光测高系统发出的测距光束经过大气层时会发生折射,由此产生的与大气延迟相关的测距误差在数米量级。讨论了激光测高系统大气延迟修正理论及实现算法,通过使用沿天顶方向的大气传输延迟值与非天顶方向相应映射函数乘积的方法来计算大气延迟,并对影响大气延迟主要气象参数地表气压进行修正。结合全球首个对地观测星载激光测高系统GLAS测量数据和美国国家环境预报中心NCEP气象数据进行大气延迟修正,并与GLAS系统公布延迟数据对比。结果表明:大气干项延迟偏差小于2cm,湿项延迟偏差小于1mm。

三维成像微波高度计对流层延迟估计模型研究

对流层延迟是引起高度计高程测量误差的重要来源,三维成像微波高度计(InIRA)相对于传统剖面高度计有着更大的天线视角范围,不能直接沿用其对流层延迟估计方法。文中以Sentinel-3A数据为基准,对常用的垂向对流层延迟估计模型进行对比筛选,并将筛选出来的模型进行适用于InIRA的改进,并结合第三方气象数据计算出改进后的模型结果并分析天线视角对干、湿对流层延迟估计值的影响。结果表明:干对流层延迟估计值受天线视角的影响较为明显,湿对流层延迟估计值受天线视角的影响较小。

地基GPS反演大气水汽总量的初步试验

1998年 5～ 6月的“海峡两岸及邻近地区暴雨试验”(HUAMEX)期间 ,同时进行了小规模的地基GPS长时间连续估测大气水汽总量的外场试验。试验中应用探空和地面降水资料与GPS反演结果进行了比较分析。地基GPS反演的大气水汽总量与探空得到的大气水汽总量 ,两者随时间演变的趋势一致 ,两者估算的水汽总量平均偏低 6 .5mm ,两者偏差的均方差为 4.3mm。GPS反演的大气水汽总量随时间明显的呈周期性变化 ,平均周期为 7.2天。从GPS反演的大气水汽总量随时间演变图上可以清楚地看出水汽的积累与释放过程 ,并与地面降水存在一定的对应关系 ,地面降水大多发生在GPS反演的水汽总量处于相对高值且变化率较大的时候。

GPS技术遥感南极大气水汽含量的研究

随着各地GPS基准站网的逐步建立与完善,地基GPS气象学的应用在各地已逐渐普及,但在南极还很少涉及。南极的天气变化直接影响着全球的气候变化,对南极大气水汽含量的研究,可为全球气候研究提供参考。文中根据最佳组网方案解算出南极长城站的对流层天顶总延迟,利用改进的Hopfield模型及局部加权平均温度模型计算的转换系数计算了该站上空绝对可降水分,并与南极实际可降水分进行了对比分析,二者差异很小,说明了利用GPS数据解算南极高精度可降水分的方法是正确的。

气象因素对对流层改正模型的影响

初步探讨气压P、气温T和水气压e对各对流层模型(Hopfield模型、Saastamoinen模型、EGNOS模型和UNB3模型)结果的影响。研究表明,EGNOS模型和UNB3模型随各气象因素的变化情况基本吻合。随着气压升高,各模型干(总)延迟量逐渐增加,且该变化并非线性,存在微小的波动;随着气温升高,Saastamoinen模型干延迟恒为常数,其他两个模型干延迟则逐渐增加,各模型湿延迟逐渐减小,Hopfield模型所得的总延迟量呈抛物线状(先减小后增加),EGNOS模型和UNB3模型的总延迟量则逐渐增加;随着水气压的升高,各模型湿延迟量逐渐增加,其中Saastamoinen模型、EGNOS模型和UNB3模型的湿延迟量随水气压变化的幅度接近,略小于Hopfield模型的湿延迟量。

基于GAMIT软件利用不同星历反演PWV的研究

首先简单介绍了GAMIT软件,然后基于GAMIT利用最终精密星历和预报精密星历分别解算相同的测站数据,得到测站天顶方向的对流层总延迟,再通过SAASTAMOINEN模型计算干延迟,提取出湿延迟后,结合地面气象数据反演大气可降水量。通过比较2种星历反演结果得到,最终精密星历和预报精密星历在解算结果上精度相当,预报精密星历在实时的水汽监测中满足要求,能够为降水的预报、预警提供帮助。