基于地基GPS数据的水汽探测及应用研究

发布时间：2017-04-16 14:19

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【摘要】：大气层中的水汽含量变化影响着全球热量循环、水循环、辐射平衡,因其变化频率高且作用关键,在大气科学、空间大地测量、水文学等学科中占有重要地位。传统的水汽探测手段无法在时空分辨率、精度及可靠性方面同时满足要求。GPS气象学的出现,成为了大气水汽探测的有力工具。本文从以下几个方面着重探讨了地基GPS在水汽探测中的关键步骤及影响因素:利用香港CORS数据,研究了遥感水汽方案及过程中的误差源;通过实验进行天顶延迟改正模型的对比分析;对映射函数、水平梯度模型进行比较;分析湿延迟转换成可降水量时精度的影响因素;对区域加权平均温度回归模型的适用性进行实验验证;进行了香港地区地基GPS反演大气可降水量的实验,结果表明了其精度、可靠性完全满足气象应用的要求;验证了海潮负荷对于近海的地基GPS基站探测可降水量存在较大影响;选择解算观测值时,LC_HELP、LC_RANG和LC_ONLY三种观测量解算结果互差较小,在精度要求不高时可相互取代;实验证明利用最终精密星历、快速精密星历和预报精密星历解算PWV值结果接近,则在实际应用中可选择时效性高的星历;实验对比了单GPS数据与GPS/GLONASS双系统数据反演PWV值在目前结果十分相近。
【关键词】：地基GPS 对流层延迟 可降水量探测 加权平均温度
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4;P412
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 地基GPS遥感水汽的研究背景与意义12-15
• 1.1.1 大气中水汽探测的意义12
• 1.1.2 利用地基GPS数据探测水汽的优越性12-15
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势15-17
• 1.2.1 国内外研究现状15-16
• 1.2.2 GPS气象学的发展趋势16-17
• 1.2.3 目前存在的问题17
• 1.3 本文的研究内容17-20
• 2 地基GPS遥感大气水汽技术基础20-32
• 2.1 GPS气象学20-21
• 2.2 地基GPS遥感水汽的基本原理21-24
• 2.3 GPS观测模型24-26
• 2.3.1 GPS观测方程24-25
• 2.3.2 观测值的线性组合25-26
• 2.4 主要误差来源26-29
• 2.4.1 卫星相关的误差27
• 2.4.2 信号传播过程中相关的误差27-28
• 2.4.3 地面接收机相关的误差28-29
• 2.5 解算软件的选择29-30
• 2.6 本章小结30-32
• 3 对流层延迟解算32-46
• 3.1 对流层总延迟解算和影响因素32-34
• 3.1.1 利用软件解算对流层总延迟32-33
• 3.1.2 对流层总延迟解算影响因素33-34
• 3.2 对流层延迟模型比较34-44
• 3.2.1 常用对流层延迟改正模型及比较34-40
• 3.2.2 主要映射函数40-44
• 3.2.3 水平梯度模型44
• 3.3 本章小结44-46
• 4 天顶湿延迟与可降水量的转换46-52
• 4.1 湿延迟转换成可降水量46-47
• 4.1.1 转换关系46-47
• 4.1.2 加权平均温度47
• 4.2 GPS/PWV精度检验工具和方法47-49
• 4.2.1 检验工具47-49
• 4.2.2 精度评价49
• 4.3 回归模型对加权平均温度的影响49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 地基GPS反演大气可降水量的实验52-64
• 5.1 实验数据来源52-53
• 5.2 地基GPS可降水量的反演53-57
• 5.2.1 解算天顶总延迟ZTD53-54
• 5.2.2 天顶静力延迟的计算和水汽的转化54-56
• 5.2.3 可降水量的精度检验56-57
• 5.3 地基GPS反演大气可降水量的影响因素57-61
• 5.3.1 海潮负荷的影响57-58
• 5.3.2 解算观测值的影响58-59
• 5.3.3 卫星星历的影响59-60
• 5.3.4 组合导航模型的影响60-61
• 5.4 本章小结61-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 不足与展望65-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-70

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本文编号：311003