地基GPS技术遥测大气可降水量的研究

发布时间：2019-10-23 12:16

【摘要】：近些年，随着美国全球定位系统（GPS）的成熟发展，促进了许多其他学科的进步，地基GPS技术反演大气水汽就是GPS技术发展的一个应用方面。常规观测大气的手段在时空分辨率上存在严重的不足，严重限制了水汽观测在气象学中的应用。GPS技术探测水汽与常规手段相比有着明显的优势，它具有精度高、时效性强、时空分辨率高、可全天候监测等优点，是常规大气观测方法的有力补充。近些年，GPS气象学是大地测量学与气象学研究的前沿课题本论文介绍了国内外地基GPS技术探测大气水汽的发展现状。从应用角度出发，研讨了地基GPS数据计算大气可降水量的基本原理，详细介绍了天顶方向干延迟计算的几种模型和投影函数，讨论了高精度GPS数据处理软件GAMIT的处理过程，对数据处理过程中的误差进行了分析。本文结合北京地区CORS网2012年7月21日前后五天的数据资料进行可降水量的计算,并对暴雨过程进行了简单的分析，数据结果和降雨过程一致，进一步证明：该课题的研究对于降雨的分析和预报有参考指示作用；基于GAMIT软件实验了利用不同星历处理相同测站数据，分别最终计算得到大气可降水量，通过对比结果表明：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，有着实际的意义。本文进行了精度简析和误差分析，探讨了大气可降水量在气象学中的应用,对分析大气水汽三维结构的层析方法进行了初步的学习。
【图文】：

静力学,模型计算,单位,气象参数

图 4-3：四种模型计算天顶静力学延迟结果 (单位 m)在上图中可以看出，EGNOS 是一个固定值，这是因为此模型的计算只考虑测站的高度和观测的年积日，与测站实测的气象参数无关。其他三种模型的结果和变化趋势一致，并没有较大的系统偏差，但均与 EGNOS 模型有稍微的差异，最大差异量是 1.7cm，这种差距最终计算 PWV 导致的差异会在 2mm 左右，对于区域性监测网计算 PWV，Hopfield、Saastamoinen、Black 三种模型计算更为合理，最终精度更高可达 1mm，许多 GPS 解算软件包括 BERNESE 和 GAMIT 默认采用 Saastamoinen 模型。本文的后续数据处理中，天顶静力学延迟的计算均采用 Saastamoinen 模型。4.4 气象参数的确定及各参数的计算在计算天顶静力学延迟过程中，我们需要测站实测的气象参数，但是实际上，

静力学,数据计算,单位,气象参数

图 4-4 两种数据计算的天顶静力学延迟 (单位 mm)在模型计算气象参数中，只利用测站的纬度和高程，所以计算的气象参数是一个固定值，最终计算的天顶静力学延迟也是一个不变值。这种方法与实测参数计算的天顶静力学延迟结果有一定差异，在图 4-4 中可以看出，差距最大值是2.5cm，这种差距在最终计算的 PWV 值中带来 3mm 的差异。所以，在做利用GPS 监测水汽含量的项目研究中，特别是实时监测的应用中要尽可能的利用实测的气象参数，在计算 PWV 的过程中，气象参数确定之后，还要计算大气加权平均温度和转换系数，大气加权平均温度由公式（2-28）确定，转换系数由公式（2-25）确定，最终计算的转换系数值在 0.156 左右。转换系数的精度直接受大气加权平均温度的影响，，大气加权平均温度由气象参数确定，所有气象参数在 PWV 计算中起着十分重要的作用。
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P407;P228.4

【参考文献】