地基GNSS技术的实时反演大气水汽研究

作     者：刘洋洋 

作者单位：中国测绘科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：党亚民;许长辉

授予年度：2019年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0706[理学-大气科学] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：GNSS气象学 大气加权平均温度 实时精密单点定位 PWV ZWD 

摘      要：随着地基GNSS气象学的快速发展,基于GNSS的大气水汽反演在气象学领域中扮演着不可或缺的角色,而如何实现高精度、高时效性是GNSS-PWV所面临的问题。因此,本文通过对GNSS-PWV技术的理论方法进行研究,主要对实时精密单点定位中的流程、误差源进行分析,以及对反演水汽的理论模型进行研究。采用实时恢复的轨道和钟差数据流、标准气象参数和Bevis大气加权平均温度模型,基于VS2010编写了支持实时PPP-PWV的程序,并利用探空数据、网解技术结果进行验证。本文的主要研究内容如下:(1)对GNSS气象学技术的基本理论、常用的两种模式——网解和精密单点定位——进行了详细的介绍。首先对大气成分、分层以及对流层中的干湿分量做了详细介绍;然后对GNSS定位及误差源进行了研究;最后对双差网解和非差网解两种技术模式进行了反演结果的算例对比实验,结果表明两种方案的反演精度基本持平。(2)利用国际IGS组织发布的实时轨道、钟差改正数据流,实验分析了实时恢复的轨道和钟差精度,验证了实时恢复的轨道、钟差用于实时精密单点定位的可行性。(3)对不同计算大气加权平均温度的先验公式进行了介绍,并利用探空数据计算的精确值作为基准,实验验证了Bevis先验公式在全球范围的高度可适用性。(4)针对数据解算过程中不同参数设置的问题,本文解算了部分测站进行简要分析,确定了最优的参数设置方案。并根据优选的参数设置,解算了香港CORS网2017-2018年的观测数据,并将无线电探空数据作为基准对比,分析了PWV反演的精度及香港地区PWV的周期性变化。(5)根据实时精密单点定位、水汽反演理论,基于C/C++语言,编程实现了实时PPP-PWV程序,进行了不同时段的实验,并与网解技术模式、后处理PPP的解算结果进行对比以验证程序的精度。