基于CORS参考站对区域水汽的研究

发布时间：2017-05-18 07:20

  本文关键词：基于CORS参考站对区域水汽的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水汽是地球大气中的重要组成部分,虽然在整个大气中所占比例仅为0.1%-3%,但它却是大气中最活跃的组成部分,其时空分布和变化相当复杂。地球上的许多天气变化与自然灾害的发生与大气的水汽含量有着密切的关系。常规的大气水汽探测手段受探测技术的限制,很难获取高时空分辨率及高精度的大气水汽分布信息。因此,有效获取高精度、高时空分辨率的大气水汽信息对准确分析中小尺度恶劣天气的形成和演变,并及时对天气的预报和防灾减灾具有重要指导作用。本论文围绕着以下各方面内容展开研究： 1、介绍了GPS水汽反演的方法及理论依据,为后续的层析香港地区大气水汽提供理论基础。 2、本文以香港CORS站采集的观测数据作为研究基础,采用BERNESE软件解算各个测站的天顶湿延迟,反演至每个测站的天顶方向上大气可降水量PWV,将HKSC站反演的大气可降水量PWV与其最近的京士柏探空站反演的结果进行对比分析。研究分析了GPS反演天顶湿延迟的误差,以BERNESE软件作为数据处理基础并通过实验对采用不同星历和海潮模型改正对天顶湿延迟影响进行分析。 3、针对在层析方程解算中,采用传统最小二乘法在稀疏矩阵求逆的不足,本文研究了迭代重构算法在层析解算中的应用,同时对MART算法进行修正,并将其应用于层析方程的解算。研究结果表明：采用修正的MART算法能够用于层析方程的解算。 4、为了研究垂直分辨率对层析结果的影响,设计了采用垂直分辨率分别为425m和850m对香港区域进行三维水汽层析。实验结果表明：采用425m的垂直分辨率更符合大气水汽的分布特性。 5、为了研究垂直先验信息对层析结果的影响,设计了两种方案,方案一：选用层析时刻前五天的探空资料的平均值作为垂直先验信息；方案二：选用层析时刻上次最近一次探空资料作为垂直先验信息,并将两种方案用于水汽层析的实验。实验结果表明：选用方案一对大气水汽分布具有一定的改善作用。 6、针对香港卫星定位参考站网的接收机可以同时接收GPS与GLONASS卫星信号,提出了将GLONASS融合GPS卫星信号应用于大气水汽层析中,研究了采用融合卫星信号对大气水汽层析的改善效果。研究结果表明：与单GPS相比,采用融合的卫星信号在穿过层析区域内格网的数目有一定的提高,但在水汽层析结果方面改善作用并不明显。
【关键词】：香港CORS站 垂直分辨率 三维层析 先验垂直信息 MART算法
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4;P412.13
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.1.1 大气中水汽的重要性11
• 1.1.2 对流层误差对GPS定位精度的影响11
• 1.1.3 GPS探测大气水汽技术与常规大气探测手段的比较11-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-14
• 1.3 本文的组织结构14-16
• 第2章 GPS探测大气水汽技术基础16-27
• 2.1 GPS气象学简介16
• 2.2 地基GPS反演大气水汽基本原理16-24
• 2.2.1 大气对GPS信号的影响16-18
• 2.2.2 GPS信号传播中的误差18-19
• 2.2.3 常用的对流层延迟改正模型19-21
• 2.2.4 常用的投影函数21-24
• 2.3 大气天顶顶延迟及其解算24-27
• 2.3.1 GPS数据处理软件24-27
• 第3章 基于香港CORS站测定可降水量PWV27-38
• 3.1 香港卫星定位参考站网简介27-31
• 3.1.1 天顶湿延迟的解算27-28
• 3.1.2 解算结果的评价指标28-31
• 3.2 可降水量的计算及分析31-35
• 3.2.1 求解对流层参数界面的特殊设置31
• 3.2.2 香港可降水量计算及分析31-33
• 3.2.3 地基GPS反演水汽结果精度的检验33-35
• 3.3 天顶湿延迟的影响因素35-38
• 3.3.1 海潮负荷对天顶湿延迟ZWD的影响35-36
• 3.3.2 卫星轨道精度对天顶湿延迟ZWD的影响36-38
• 第4章 斜路径方向可降水量的计算及层析技术38-47
• 4.1 斜路径大气湿延迟和可降水量的计算38-40
• 4.1.1 求解斜路径方向上大气湿延迟量38-39
• 4.1.2 斜路径可降水量SWV的计算39
• 4.1.3 计算结果分析39-40
• 4.2 大气三维层析技术40-41
• 4.2.1 大气三维层析的原理40-41
• 4.2.2 大气三维层析网格划分的方法41
• 4.3 GPS层析大气水汽41-47
• 4.3.1 建立层析观测方程41-43
• 4.3.2 层析观测方程的约束条件43-45
• 4.3.3 层析观测方程的解法45-47
• 第5章 香港卫星定位参考站网层析大气水汽实验47-60
• 5.1 数据与方法47-48
• 5.2 水汽层析的结果分析48-60
• 5.2.1 算法实验的结果分析48-49
• 5.2.2 垂直分辨率对GPS层析结果的影响49-56
• 5.2.3 不同垂直先验值的GPS层析结果分析56-57
• 5.2.4 单GPS和GLONASS+GPS模式下层析结果比较57-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 主要结论60-61
• 6.2 不足和展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66

【参考文献】

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本文编号：375438