利用中国区域MERRA-2资料计算ZTD和ZWD的精度分析

摘要

对流层延迟是影响高精度定位与导航的主要误差之一,也是全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)水汽探测的关键参数。美国航空航天局发布了最新一代的大气再分析资料(MERRA-2资料),其可用于计算高时空分辨率的对流层延迟产品,但是目前尚无文献对利用MERRA-2资料计算天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay,ZTD)和天顶湿延迟(zenith wet delay,ZWD)的精度进行分析。因此,联合2015年中国陆态网214个GNSS站ZTD产品和分布于中国区域的87个探空站资料,对利用MERRA-2资料在中国区域计算ZTD/ZWD的精度进行评估。结果表明:(1)以陆态网ZTD为参考值,利用MERRA-2资料积分计算ZTD的年均偏差和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.32 cm和1.21 cm,且偏差和RMSE均表现出一定的季节变化,总体上呈现为夏季精度低、冬季精度高;在空间分布上,偏差随纬度和高程的变化趋势并不明显,但RMSE随纬度和高程的增加总体上呈现递减的趋势。(2)以探空站计算的ZWD和ZTD数据为参考值,利用MERRA-2资料积分计算的ZWD和ZTD的年均偏差值分别为0.37 cm和0.53 cm,RMSE分别为1.44 cm和1.61 cm,而ZWD/ZTD的偏差和RMSE也表现出一定的时空特性,其时空特性与陆态网GNSS ZTD产品的检验结果相似。由此表明利用MERRA-2再分析资料在中国区域计算ZTD/ZWD具有很高的精度和良好的稳定性,建议可作为中国区域高精度、高分辨率对流层延迟模型构建及高精度GNSS水汽探测的数据源。