摘要
地基 GPS 反演大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)已经达到 1~2 mm 的精度,
但其反演大气湿折射率廓线信息精度却有待提高。以中国香港 GPS 参考网为基础,分析测站空间
分布对水汽反演结果的影响。采用仿真算法设置大气湿折射率廓线信息,进一步计算每条信号湿延
迟(slant wet delay,SWD),再利用卡尔曼滤波反演湿折射率廓线。设计了 4 组不同的 GPS
测站空间分布方案进行对比实验,结果表明:地基 GPS 反演大气湿折射率的精度受测站空间的分
布影响较大,在垂直方向分布较为合理的高‐中‐低型布站方案的反演结果的精度最优,而均分布
在 0.30 km 高度以下的原始测站高度方案精度最差。
Abstract
The accuracy of precipitable water vapor (PWV) inversion by ground‐based GPS
has reached 1—2 mm, but its tomographic atmospheric wet refractivity profile
information accuracy needs to be improved. Based on GPS reference network in
Hong Kong, China, we analyze the impact of the spatial distribution of stations
on water vapor inversion results. And we set atmospheric wet refractivity profile
information with simulation algorithm and calculate slant wet delay (SWD) of
each signal. Then Kalman filter method is used to invert wet refractivity profiles. We
design four schemes with different GPS stations’ spatial distribution for comparative
experiments. The results show that the inversion accuracy of atmosphere wet
refractivity by ground‐based GPS is greatly affected by the spatial distribution of
GPS stations. The high‐medium‐low distribution station scheme with reasonable
vertical distribution has the best accuracy, while the scheme of the original
stations below 0.30 km with average distribution has the worst accuracy.
译
关键词
湿折射率; 层析; GPS; 测站空间分布
Keywords
wet refractivity; tomography; GPS; spatial distribution of station
译
在对流层水汽的相关研究中,常规的大气探测手段,例如探空气球,虽然探测精度高,但是其作用
空间范围小于几十千米,而且一般每天只释放两次,时间分辨率太低。而 GPS 因具有高时空分辨
率、高精度的测量结果和连续观测的优势,已成为常规大气探测手段的有力补充。地基 GPS 可以
辅助气象研究获取大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)和湿折射率等气象产品,为
改善中尺度数值预报模式提供初始场,在灾害性气候监测和预报以及人工影响天气等方面早已展现
出了较好的应用价值。
利用 GPS 探测大气水汽的方法被提出后,由 Bevis 等
[ 1]
通过多次实验推导出湿延迟、大气加权平
均温度和 PWV 的公式关系。此后,各国相继建立了 GPS 气象网,并开始地基 GPS 气象学的研究。