地基GNSS反演大气可降水量及水汽层析技术研究
发布时间：2021-06-25 13:56
大气水汽的时空分布和变化是气象应用中一项重要信息,常规水汽探测技术一方面由于无法进行全天候观测且探测站点分布稀疏,导致水汽观测精度和时空分辨率较低;另一方面由于探测仪器昂贵,无法进行大规模布设,由于常规水汽探测技术的上述缺陷,利用常规水汽探测技术难以获取高精度的连续水汽观测值。随着全球导航系统（Global Navigation Satellite Systems,GNSS）的快速发展,世界各国相继建立了高密度的地基GNSS观测网,作为GNSS拓展应用的GNSS遥感水汽技术也得到极大的发展,该技术是利用各国布设的GNSS基准站网来遥感对流层中的水汽含量,具有全天候、高时空分辨率和造价成本低等优点,这些优点使GNSS遥感水汽技术成为水汽探测领域的重要手段之一。GNSS遥感水汽可分为可降水量反演和水汽层析技术,目前水汽反演和GNSS水汽层析主要存在的问题有:多种变量因子影响下大气可降水量最佳解算策略该如何选取;传统BP神经网络对大气可降水量进行预测易使预测模型迭代不稳定和局部最小值;水汽层析离散化时常用的沿高度方向等分分层与水汽在垂直方向上的实际分布规律不符,降低了水汽层析结果的精度。为了...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地基GNSS反演大气可降水量研究现状
1.2.2 地基GNSS层析技术研究现状
1.3 研究内容及技术路线
1.4 本章小结
2 地基GNSS反演大气可降水量原理与方法
2.1 GNSS气象学简介
2.2 地基GNSS反演大气可降水量关键技术
2.2.1 地基GNSS反演可将水量基本原理
2.2.2 天顶对流层延迟模型
2.2.3 映射函数模型
2.2.4 大气加权平均温度模型
2.3 高精度GNSS数据处理软件简介
2.4 本章小结
3 对流层映射函数对GNSS-PWV的影响分析
3.1 数据来源
3.1.1 数据的预处理
3.1.2 数据的选取
3.2 GNSS-PWV解算方案
3.3 GNSS基线解算误差分析
3.4 映射函数反演GNSS可降水量精度分析
3.5 本章小结
4 基于改进BP神经网络模型的GNSS-PWV预测研究
4.1 改进的BP神经网络模型
4.1.1 BP神经网络基本原理
4.1.2 改进的BP神经网络算法
4.2 精度评定方法
4.3 利用探空站历史数据进行PWV预测试验
4.3.1 数据来源及解算策略
4.3.2 算例分析
4.4 利用GNSS-PWV历史数据进行PWV预测试验
4.4.1 数据来源及解算策略
4.4.2 算例分析
4.5 本章小结
5 基于代数重构算法的非均匀分层水汽层析研究
5.1 斜路径观测值的求解
5.1.1 斜路径湿延迟的计算
5.1.2 斜路径可降水量的计算
5.2 水汽层析技术
5.2.1 水汽层析基本原理
5.2.2 层析格网的划分规则
5.3 层析方程组的构建
5.3.1 试验区域模型的建立
5.3.2 层析方程的约束条件
5.4 层析方程组的解算
5.4.1 最小二乘法
5.4.2 截断奇异值分解法
5.4.3 卡尔曼滤波算法
5.4.4 代数重构算法
5.5 算例分析
5.5.1 数据与方法
5.5.2 结果分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]非均匀分层对GNSS水汽三维层析的影响[J]. 郜尧,杨力,朱恩慧,赵爽. 全球定位系统. 2019(02)
[2]对流层映射函数对GNSS反演可降水量的影响分析[J]. 黄逸宇,魏冠军,任瑞. 全球定位系统. 2019(02)
[3]利用ECMWF改善射线利用率的三维水汽层析算法[J]. 赵庆志,姚宜斌,姚顽强,陈鹏,吴满意. 测绘学报. 2018(09)
[4]基于改进的BP神经网络构建区域精密对流层延迟模型[J]. 肖恭伟,欧吉坤,刘国林,张红星. 地球物理学报. 2018(08)
[5]天顶静力延迟模型对GPS可降水量反演的影响分析及改进[J]. 罗宇,罗林艳,范嘉智,段思汝. 测绘工程. 2018(08)
[6]基于神经网络模型误差补偿技术的对流层延迟模型研究[J]. 陈阳,胡伍生,严宇翔,龙凤阳,张良. 大地测量与地球动力学. 2018(06)
[7]一种全球对流层延迟改正的映射函数选择方法[J]. 张阳,陈晨,付丹丹,周立. 导航定位学报. 2018(02)
[8]基于遗传小波神经网络的GPS可降水量预测[J]. 谢劭峰,苏永柠,王新桥,杨帆,梁春丽,邢尹. 中国科技论文. 2018(09)
[9]附加辅助层析区域提高射线利用率的水汽反演方法[J]. 赵庆志,姚宜斌,罗亦泳. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[10]高斯函数在香港地区对流层层析实验中的应用[J]. 张豹,姚宜斌,胡羽丰,许超钤. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(08)
博士论文
[1]地基GNSS水汽层析关键技术研究[D]. 丁楠.中国矿业大学 2018
[2]联合空基和地基GNSS观测反演大气水汽方法研究[D]. 夏朋飞.武汉大学 2018
[3]地基GNSS探测2D/3D大气水汽分布技术研究[D]. 江鹏.武汉大学 2014
[4]地基GNSS层析对流层水汽若干关键技术研究[D]. 王晓英.南京信息工程大学 2013
硕士论文
[1]地基GNSS对流层高精度模型快速构建[D]. 黄瑾芳.武汉大学 2018
[2]地基GPS大气可降水量估计及水汽层析研究[D]. 赵庆志.中国矿业大学 2014
[3]地基GPS探测水汽理论与技术研究[D]. 张鹏飞.长安大学 2013
本文编号：3249331
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 地基GNSS反演大气可降水量研究现状
1.2.2 地基GNSS层析技术研究现状
1.3 研究内容及技术路线
1.4 本章小结
2 地基GNSS反演大气可降水量原理与方法
2.1 GNSS气象学简介
2.2 地基GNSS反演大气可降水量关键技术
2.2.1 地基GNSS反演可将水量基本原理
2.2.2 天顶对流层延迟模型
2.2.3 映射函数模型
2.2.4 大气加权平均温度模型
2.3 高精度GNSS数据处理软件简介
2.4 本章小结
3 对流层映射函数对GNSS-PWV的影响分析
3.1 数据来源
3.1.1 数据的预处理
3.1.2 数据的选取
3.2 GNSS-PWV解算方案
3.3 GNSS基线解算误差分析
3.4 映射函数反演GNSS可降水量精度分析
3.5 本章小结
4 基于改进BP神经网络模型的GNSS-PWV预测研究
4.1 改进的BP神经网络模型
4.1.1 BP神经网络基本原理
4.1.2 改进的BP神经网络算法
4.2 精度评定方法
4.3 利用探空站历史数据进行PWV预测试验
4.3.1 数据来源及解算策略
4.3.2 算例分析
4.4 利用GNSS-PWV历史数据进行PWV预测试验
4.4.1 数据来源及解算策略
4.4.2 算例分析
4.5 本章小结
5 基于代数重构算法的非均匀分层水汽层析研究
5.1 斜路径观测值的求解
5.1.1 斜路径湿延迟的计算
5.1.2 斜路径可降水量的计算
5.2 水汽层析技术
5.2.1 水汽层析基本原理
5.2.2 层析格网的划分规则
5.3 层析方程组的构建
5.3.1 试验区域模型的建立
5.3.2 层析方程的约束条件
5.4 层析方程组的解算
5.4.1 最小二乘法
5.4.2 截断奇异值分解法
5.4.3 卡尔曼滤波算法
5.4.4 代数重构算法
5.5 算例分析
5.5.1 数据与方法
5.5.2 结果分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]非均匀分层对GNSS水汽三维层析的影响[J]. 郜尧,杨力,朱恩慧,赵爽. 全球定位系统. 2019(02)
[2]对流层映射函数对GNSS反演可降水量的影响分析[J]. 黄逸宇,魏冠军,任瑞. 全球定位系统. 2019(02)
[3]利用ECMWF改善射线利用率的三维水汽层析算法[J]. 赵庆志,姚宜斌,姚顽强,陈鹏,吴满意. 测绘学报. 2018(09)
[4]基于改进的BP神经网络构建区域精密对流层延迟模型[J]. 肖恭伟,欧吉坤,刘国林,张红星. 地球物理学报. 2018(08)
[5]天顶静力延迟模型对GPS可降水量反演的影响分析及改进[J]. 罗宇,罗林艳,范嘉智,段思汝. 测绘工程. 2018(08)
[6]基于神经网络模型误差补偿技术的对流层延迟模型研究[J]. 陈阳,胡伍生,严宇翔,龙凤阳,张良. 大地测量与地球动力学. 2018(06)
[7]一种全球对流层延迟改正的映射函数选择方法[J]. 张阳,陈晨,付丹丹,周立. 导航定位学报. 2018(02)
[8]基于遗传小波神经网络的GPS可降水量预测[J]. 谢劭峰,苏永柠,王新桥,杨帆,梁春丽,邢尹. 中国科技论文. 2018(09)
[9]附加辅助层析区域提高射线利用率的水汽反演方法[J]. 赵庆志,姚宜斌,罗亦泳. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[10]高斯函数在香港地区对流层层析实验中的应用[J]. 张豹,姚宜斌,胡羽丰,许超钤. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(08)
博士论文
[1]地基GNSS水汽层析关键技术研究[D]. 丁楠.中国矿业大学 2018
[2]联合空基和地基GNSS观测反演大气水汽方法研究[D]. 夏朋飞.武汉大学 2018
[3]地基GNSS探测2D/3D大气水汽分布技术研究[D]. 江鹏.武汉大学 2014
[4]地基GNSS层析对流层水汽若干关键技术研究[D]. 王晓英.南京信息工程大学 2013
硕士论文
[1]地基GNSS对流层高精度模型快速构建[D]. 黄瑾芳.武汉大学 2018
[2]地基GPS大气可降水量估计及水汽层析研究[D]. 赵庆志.中国矿业大学 2014
[3]地基GPS探测水汽理论与技术研究[D]. 张鹏飞.长安大学 2013
本文编号：3249331
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