地基GNSS对流层高精度模型快速构建

摘要

对流层延迟是GNSS定位的主要误差来源，通常的经验模型精度较低，难以满足实时精密单点定位的需求。基于实时基准站观测数据，构建广域实时高精度对流层模型具有重要意义，同时也是实现广域实时高精度精密定位服务的关键之一。随着中国大陆构造环境监测网、北斗地基增强网等地基GNSS测站网的建立，大量的实时基准站数据得以使用，为实时高精度对流层模型构建提供重要数据基础。此外，随着GNSS气象学的发展，通过地基GNSS观测不仅可以获得二维对流层延迟、水汽含量，还可以反演获得三维对流层大气的垂直空间结构，为地基GNSS对流层模型构建提供了新的思路和方向。 本文围绕着地基GNSS对流层高精度模型的快速构建进行展开，旨在构建广域实时高精度对流层改正模型以及实现地基GNSS对流层三维湿折射率场的快速构建，重点研究了地基GNSS获取高精度对流层延迟的基本方法、实时对流层延迟改正模型的构建以及大区域对流层三维湿折射率场反演的实现与验证。本文主要的研究工作和成果总结如下: (1)基于ECMWF提供的中国区域ERA-Interim分层再分析资料研究了中国区域ZTD的时空分布特性。并在此基础上提出了一种顾及对流层高程归化以及空间变异特性的实时高精度对流层改正模型RtZTD。利用中国大陆构造环境监测网络(CMONOC)实测数据对RtZTD模型进行评估。结果表明，该模型可以提供bias=0.27cm，RMS=1.48cm的对流层延迟改正，而模型给出的参考精度经验证也可客观地表示格网模型的精度分布情况。 (2)采用北斗地基增强服务系统实测数据，验证了RtZTD模型可有效提升北斗/GPS动态PPP的收敛速度。测试结果表明，相比GPT2w模型，RtZTD模型可对单北斗动态PPP在水平和垂直方向分别提升约32％和65％的收敛速度;对单GPS PPP的垂直方向上可提升29％的收敛速度。 (3)验证大区域地基GNSS对流层三维湿折射率场反演的可行性。基于广东省CORS网的实测数据，以ERA5数值预报产品作为湿折射率初始背景场，对比联合迭代重构(SIRT)与自适应联合迭代重构(ASIRT)对层析结果的影响。结果表明，ASIRT可以获得更高的层析精度，其平均bias=-0.06mm/km，RMS=8.07mm/km，可以有效修正预报产品的系统性偏差，提高湿折射率场的精度。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1地基GNSS对流层延迟模型的研究现状

1．2．2地基GNSS三维层析技术的研究现状

1．3 研究意义

1．4 研究目标与研究内容

1．5 本章小结

2地基GNSS对流层反演的基本理论

2．1对流层延迟

2．1．1对流层改正模型

2．1．2投影函数

2．2 地基GNSS对流层延迟估计

2．3 相关气象数据

2．3．1数值气象资料

2．3．2探空数据

2．3．3相关参数的计算方法

2．4 本章小结

3中国区域地基GNSS高精度实时对流层建模

3．1 高精度实时对流层模型的构建

3．1．1对流层延迟高程改正模型

3．1．2内插方法

3．1．3半变异函数模型

3．2 实时对流层改正模型精度评估

3．2．1数据与处理方法

3．2．2模型精度评估

3．3 本章小结

4地基GNSS三维层析技术研究

4．1迭代重构算法

4．1．1 ART、MART和SIRT

4．1．2自适应联合迭代重构

4．1．3高斯滤波平滑

4．1．4收敛条件

4．2 大区域的地基GNSS三维层析处理流程

4．3 基于广东CORS网的三维层析实验

4．3．1数据来源

4．3．2处理方法

4．3．3结果评估

4．4 本章小结

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果目录

致谢