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滇西南区域对流层延迟改正与应用研究

2020-12-08阅读(791)

滇西南区域对流层延迟改正与应用研究

论文摘要

对流层延迟是影响GNSS定位的主要因素之一,研究如何削弱其对导航定位的影响具有重要意义。对流层延迟还可以反演大气水汽含量,对天气预报及灾害预测也具有极为重要的意义。本文介绍了GPS定位原理和CORS系统的基本理论,介绍了中性大气的特征及其对GNSS信号的影响,详细阐述了对流层延迟改正模型和映射函数,利用大高差的滇西南区域CORS数据,分析了映射函数在该区域的时空变化特征及其适用性,研究了区域对流层插值与拟合模型的精度,并利用腾冲探空数据探讨了对流层延迟改正在可降水汽含量反演中的应用。本文研究内容主要有以下几个方面:(1)对常用的3种映射函数NMF、VMF1和GMF进行对比研究,分析得到3种模型干映射函数值随时间呈余弦变化,表现为冬季大,夏季小;与VMF1和GMF模型相比,NMF模型干映射函数值存在系统性偏大,并且湿映射函数值全年保持不变,不能很好的反映湿延迟的年变化规律。在GAMIT解算时,3种映射函数NRMS无明显差异,基线的水平精度都高于垂直精度;但在基线重复率上,VMF1模型在NEU方向上解算效果最好,GMF模型次之,都优于NMF模型;建议在解算滇西南地区GPS数据时使用10°的截止高度角。(2)通过GAMIT软件解算得到了高精度的天顶对流层延迟,分析了滇西南区域各测站的对流层延迟的相关性,表明各测站每天的对流层延迟量随时间的变化不同,但是各个测站的变化趋势相似,测站的天顶延迟量随着经、纬度的变化无明显规律,而跟高程有较强的相关性,随着高程的增大而减小,大致呈线性变化。(3)利用区域测站的天顶对流层延迟进行内插模型和拟合模型的研究。对内插模型研究发现,滇西南大高差区域内插误差较大,三种内插模型的内插精度最好才达到了5cm,对于YINJ测站,误差高达20cm以上;由于测站的天顶延迟量与高程有较强的相关性,于是采用投影延拓法进行改正,得到了较好结果,IDW插值法改正效果最好,4个实验测站误差都在2cm以内。接着利用最小二乘原理拟合得到H1QX1、H1QX2和H1QM3模型,与改正后的IDW插值法进行比较研究,发现H1QM3模型具有较好的精度,日平均误差达到1.5cm以内。(4)通过利用基于对流层延迟改正反演得到的TENC测站天顶方向大气可降水汽含量GPS/PWV,与探空仪探测得到的Radio/PWV进行对比分析发现,基于对流层延迟改正反演的TENC测站的GPS/PWV与Radio/PWV在整体变化的趋势上具有很好的一致性,其相关系数为0.98,平均偏差为3.86mm,均方根误差为4.06mm,这可以说明基于对流层延迟改正反演的PWV与探空仪探测得到的PWV精度相当,可以用于该区域的水汽的监测和预报研究。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 研究思路与内容
  • 第二章 CORS系统基本理论
  •   2.1 GPS定位基本原理
  •     2.1.1 基本观测量
  •     2.1.2 观测方程
  •     2.1.3 观测量组合方程
  •   2.2 连续运行基准站系统
  •     2.2.1 CORS基本概述
  •     2.2.2 CORS的组成架构
  •     2.2.3 CORS常用技术
  •   2.3 误差简要分析
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 大气特征及其影响改正基本理论
  •   3.1 大气的基本理论
  •     3.1.1 大气结构概述
  •     3.1.2 中性大气对GNSS信号的影响
  •   3.2 对流层延迟改正模型
  •     3.2.1 Saastamoinen模型
  •     3.2.2 Hopfield模型
  •   3.3 对流层映射函数
  •     3.3.1 NMF映射函数
  •     3.3.2 VMF1 映射函数
  •     3.3.3 GMF映射函数
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 区域对流层映射函数适用性分析
  •   4.1 三种映射函数的时空变化特征
  •     4.1.1 时间变化特征
  •     4.1.2 空间变化特征
  •   4.2 三种映射函数对GPS基线解算的影响
  •     4.2.1 数据来源
  •     4.2.2 数据处理
  •     4.2.3 结果分析
  •   4.3 本章小结
  • 第五章 区域对流层延迟改正
  •   5.1 ZTD时间序列
  •   5.2 区域对流层内插模型
  •     5.2.1 IDW插值法
  •     5.2.2 自然邻点插值法
  •     5.2.3 线性插值三角网法
  •   5.3 内插模型的比较
  •     5.3.1 内插方法的对比分析
  •     5.3.2 顾及高程的内插改正
  •   5.4 区域对流层拟合模型
  •   5.5 内插改正与拟合的比较
  •   5.6 本章小结
  • 第六章 对流层延迟改正在可降水汽含量反演中的应用
  •   6.1 大气可降水量反演的基本原理
  •     6.1.1 GPS反演PWV的计算
  •     6.1.2 探空数据估计PWV的计算
  •   6.2 GPS反演可降水汽含量
  •     6.2.1 数据来源
  •     6.2.2 结果分析
  •   6.3 本章小结
  • 第七章 结论与展望
  •   7.1 结论
  •   7.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 A

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 金鑫

    导师: 施昆,陈裕汉

    关键词: 对流层延迟,插值与拟合,映射函数,水汽反演

    来源: 昆明理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 自然地理学和测绘学

    单位: 昆明理工大学

    分类号: P228.4

    DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000439

    总页数: 74

    文件大小: 4555K

    下载量: 28

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