【摘要】：近些年，隨著美國全球定位系統(tǒng)（GPS）的成熟發(fā)展，促進(jìn)了許多其他學(xué)科的進(jìn)步，地基GPS技術(shù)反演大氣水汽就是GPS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)應(yīng)用方面。常規(guī)觀測(cè)大氣的手段在時(shí)空分辨率上存在嚴(yán)重的不足，嚴(yán)重限制了水汽觀測(cè)在氣象學(xué)中的應(yīng)用。GPS技術(shù)探測(cè)水汽與常規(guī)手段相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，它具有精度高、時(shí)效性強(qiáng)、時(shí)空分辨率高、可全天候監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是常規(guī)大氣觀測(cè)方法的有力補(bǔ)充。近些年，GPS氣象學(xué)是大地測(cè)量學(xué)與氣象學(xué)研究的前沿課題 本論文介紹了國內(nèi)外地基GPS技術(shù)探測(cè)大氣水汽的發(fā)展現(xiàn)狀。從應(yīng)用角度出發(fā)，研討了地基GPS數(shù)據(jù)計(jì)算大氣可降水量的基本原理，詳細(xì)介紹了天頂方向干延遲計(jì)算的幾種模型和投影函數(shù)，討論了高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件GAMIT的處理過程，對(duì)數(shù)據(jù)處理過程中的誤差進(jìn)行了分析。 本文結(jié)合北京地區(qū)CORS網(wǎng)2012年7月21日前后五天的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行可降水量的計(jì)算,并對(duì)暴雨過程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，數(shù)據(jù)結(jié)果和降雨過程一致，進(jìn)一步證明：該課題的研究對(duì)于降雨的分析和預(yù)報(bào)有參考指示作用；基于GAMIT軟件實(shí)驗(yàn)了利用不同星歷處理相同測(cè)站數(shù)據(jù)，分別最終計(jì)算得到大氣可降水量，通過對(duì)比結(jié)果表明：最終精密星歷和預(yù)報(bào)精密星歷在解算結(jié)果上精度相當(dāng)，預(yù)報(bào)精密星歷在實(shí)時(shí)的水汽監(jiān)測(cè)中滿足要求，能夠?yàn)榻邓念A(yù)報(bào)，預(yù)警提供幫助，有著實(shí)際的意義。 本文進(jìn)行了精度簡(jiǎn)析和誤差分析，探討了大氣可降水量在氣象學(xué)中的應(yīng)用,對(duì)分析大氣水汽三維結(jié)構(gòu)的層析方法進(jìn)行了初步的學(xué)習(xí)。
【圖文】：

圖 4-3：四種模型計(jì)算天頂靜力學(xué)延遲結(jié)果 (單位 m)在上圖中可以看出，EGNOS 是一個(gè)固定值，這是因?yàn)榇四Ｐ偷挠?jì)算只考慮測(cè)站的高度和觀測(cè)的年積日，與測(cè)站實(shí)測(cè)的氣象參數(shù)無關(guān)。其他三種模型的結(jié)果和變化趨勢(shì)一致，并沒有較大的系統(tǒng)偏差，但均與 EGNOS 模型有稍微的差異，最大差異量是 1.7cm，這種差距最終計(jì)算 PWV 導(dǎo)致的差異會(huì)在 2mm 左右，對(duì)于區(qū)域性監(jiān)測(cè)網(wǎng)計(jì)算 PWV，Hopfield、Saastamoinen、Black 三種模型計(jì)算更為合理，最終精度更高可達(dá) 1mm，許多 GPS 解算軟件包括 BERNESE 和 GAMIT 默認(rèn)采用 Saastamoinen 模型。本文的后續(xù)數(shù)據(jù)處理中，天頂靜力學(xué)延遲的計(jì)算均采用 Saastamoinen 模型。4.4 氣象參數(shù)的確定及各參數(shù)的計(jì)算在計(jì)算天頂靜力學(xué)延遲過程中，我們需要測(cè)站實(shí)測(cè)的氣象參數(shù)，但是實(shí)際上，

圖 4-4 兩種數(shù)據(jù)計(jì)算的天頂靜力學(xué)延遲 (單位 mm)在模型計(jì)算氣象參數(shù)中，只利用測(cè)站的緯度和高程，所以計(jì)算的氣象參數(shù)是一個(gè)固定值，最終計(jì)算的天頂靜力學(xué)延遲也是一個(gè)不變值。這種方法與實(shí)測(cè)參數(shù)計(jì)算的天頂靜力學(xué)延遲結(jié)果有一定差異，在圖 4-4 中可以看出，差距最大值是2.5cm，這種差距在最終計(jì)算的 PWV 值中帶來 3mm 的差異。所以，在做利用GPS 監(jiān)測(cè)水汽含量的項(xiàng)目研究中，特別是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用中要盡可能的利用實(shí)測(cè)的氣象參數(shù)，在計(jì)算 PWV 的過程中，氣象參數(shù)確定之后，還要計(jì)算大氣加權(quán)平均溫度和轉(zhuǎn)換系數(shù)，大氣加權(quán)平均溫度由公式（2-28）確定，轉(zhuǎn)換系數(shù)由公式（2-25）確定，最終計(jì)算的轉(zhuǎn)換系數(shù)值在 0.156 左右。轉(zhuǎn)換系數(shù)的精度直接受大氣加權(quán)平均溫度的影響，，大氣加權(quán)平均溫度由氣象參數(shù)確定，所有氣象參數(shù)在 PWV 計(jì)算中起著十分重要的作用。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P407;P228.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2552103