地基GNSS反演技術(shù)在PM2.5監(jiān)測中的初步探究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-03 08:44
2013年,整整一年的北京,霧霾污染天數(shù)達(dá)175天,使得“霧霾”成為該年我國當(dāng)之無愧的年度熱詞之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),國內(nèi)25個(gè)省100多個(gè)大中城市被霧霾所困擾,嚴(yán)重威脅著人們的身心健康。2014年1月4日,國家減災(zāi)辦、民政部首次將危害健康的霧霾天氣納入2013年自然災(zāi)情進(jìn)行通報(bào)。霧霾的主要組成是二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物這三項(xiàng),前兩者為氣態(tài)污染物,最后一項(xiàng)顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)。霧霾中的可吸入顆粒物又以PM2.5為主,根據(jù)有關(guān)部門的規(guī)定,PM2.5是指粒子直徑小于2.5μm的懸浮細(xì)顆粒物。雖然PM2.5的粒徑小,但比表面積很大,極易富集有毒物質(zhì)。據(jù)相關(guān)研究表明,PM2.5當(dāng)中有15種致癌物質(zhì),其中世界上最強(qiáng)的致癌物苯丙a芘在我國的濃度是世界其它國家標(biāo)準(zhǔn)的14倍,因此細(xì)顆粒物已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為人類一級致癌物。為了預(yù)防和治理霧霾天氣造成的危害,急需一種能夠監(jiān)測和預(yù)報(bào)PM2.5濃度的方法。根據(jù)目前國內(nèi)外對PM2.5特性的大量研究發(fā)現(xiàn),重霧霾污染天氣在經(jīng)過降雨過程之后,天氣質(zhì)量就會(huì)大有好轉(zhuǎn)。王宗爽等人在2013年對大氣顆粒物的吸濕性進(jìn)行了研究,根據(jù)研究內(nèi)容指出大氣顆粒物吸濕性是反映顆粒物理化性質(zhì)的重要指標(biāo),吸濕性特性對深入了解顆粒物的環(huán)境和健康效應(yīng)具有重要意義。GNSS在傳播路徑上的誤差來源包括電離層延遲和對流層延遲帶來的影響,電離層延遲可通過雙頻法予以消除。對流層中的延遲主要受對流層活動(dòng)的影響,包括靜力延遲和濕延遲,極不穩(wěn)定。靜力延遲可以通過模型進(jìn)行估計(jì),濕延遲主要受大氣水汽的影響,比較活躍。地基GNSS反演主要是通過濕延遲進(jìn)而獲得大氣水汽含量。因此能否根據(jù)大氣顆粒物的吸濕性特點(diǎn)及地基GNSS的反演技術(shù)以及濕延遲受水汽影響的特點(diǎn),來對PM2.5濃度的變化進(jìn)行探索研究就被提了出來。目前GNSS的反演技術(shù)應(yīng)用比較廣泛,各種延遲量的反演、大氣可降水量的反演、電離層TEC的反演等,在此基礎(chǔ)上本文將對地基GNSS反演技術(shù)在大氣顆粒物PM2.5監(jiān)測方面的應(yīng)用進(jìn)行初步探究。通過分析,活動(dòng)在對流層的PM2.5濃度的變化必然會(huì)改變對流層成分含量的比例關(guān)系,這種改變是否會(huì)影響延遲量的改變?如果影響,那么與PM2.5的濃度又有怎樣的關(guān)系?對此本文將對以上幾個(gè)問題展開研究。為了獲得研究成果,本文首先闡述了地基GNSS反演技術(shù)的基本原理以及主要研究技術(shù)方法,然后通過利用GAMIT/GLOBK軟件解算GNSS數(shù)據(jù)資料獲得演算結(jié)果,并對以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究:1.應(yīng)用GAMIT 10.40分別對北京房山(BJFS)地區(qū)的連續(xù)運(yùn)行的IGS監(jiān)測站在2013年9-11月、2014年2-3月、5-6月、10月的共計(jì)100天的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,獲得該地區(qū)的各個(gè)延遲量以及水汽的變化情況。2.對比分析北京地區(qū)反演的各個(gè)延遲量以及大氣水汽含量與PM2.5濃度變化情況,研究它們之間的變化關(guān)系。3.對武漢和烏魯木齊地區(qū)的2014年2-3月共計(jì)二十多天的觀測數(shù)據(jù),進(jìn)行反演計(jì)算,分別對兩地區(qū)的反演結(jié)果與PM2.5濃度的變化情況進(jìn)行對比,以此來驗(yàn)證該方法的可行性。4.對北京地區(qū)的氣象因子與PM2.5的變化情況進(jìn)行對應(yīng)分析,來發(fā)現(xiàn)氣象因子對PM2.5濃度的影響。另外對計(jì)算出的北京及武漢的基線波動(dòng)與PM2.5質(zhì)量濃度也進(jìn)行了對比分析。
【學(xué)位授予單位】:成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:X87;X831
本文編號(hào):2175258
【學(xué)位授予單位】:成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:X87;X831
文章目錄
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究背景和研究意義
1.1.1 PM2.5 成因及影響分析
1.1.2 研究監(jiān)測PM2.5 的意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 GNSS反演技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.2 PM2.5 的監(jiān)測研究
1.2.3 目前已有PM2.5 監(jiān)測方法對比
1.3 課題來源、主要內(nèi)容及研究思路
第2章 地基GNSS反演技術(shù)基本原理
2.1 GNSS反演技術(shù)
2.2 GNSS信號(hào)傳播過程中的誤差
2.2.1 電離層誤差及其介紹
2.2.2 對流層誤差及其介紹
2.3 對流層天頂總延遲
2.3.1 天頂靜力學(xué)延遲
2.3.2 天頂濕延遲
2.4 對流層天頂靜力延遲反演常用模型介紹
2.4.1 霍普菲爾德(Hopfield)模型
2.4.2 薩斯塔莫寧(Saastamoinen)模型
2.4.3 勃蘭克(Black)模型
2.5 計(jì)算對流層加權(quán)平均溫度Tm
2.6 對流層延遲反演解算常用映射函數(shù)介紹
2.6.1 NMF映射函數(shù)
2.6.2 VMF1映射函數(shù)
2.6.3 GMF/GPT映射函數(shù)
第3章 地基GNSS水汽反演基礎(chǔ)
3.1 大氣顆粒物PM2.5 與水汽關(guān)系的探究
3.2 數(shù)據(jù)處理軟件的介紹
3.2.1 常用的高精度數(shù)據(jù)處理軟件
3.2.2 GAMIT數(shù)據(jù)處理軟件
3.3 GNSS數(shù)據(jù)的介紹
3.3.1 原始觀測文件
3.3.2 公共機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)文件
3.4 GNSS反演獲取PWV的流程
第4章 地基GNSS反演方案設(shè)計(jì)
4.1 研究思路
4.2 反演結(jié)果的獲取
4.2.1 反演流程路線
4.2.2 獲得反演結(jié)果數(shù)據(jù)
4.3 GNSS數(shù)據(jù)反演過程中故障分析
第5章 GNSS反演在PM2.5 污染監(jiān)測中的實(shí)例分析
5.1 北京地區(qū)霧霾天氣(PM2.5)的實(shí)例分析
5.1.1 北京地區(qū)霧霾天氣(PM2.5)對GNSS可降水量(PWV)的影響
5.1.2 北京地區(qū)霧霾天氣(PM2.5)對ZTD、ZWD的影響
5.1.3 北京地區(qū)實(shí)例分析小結(jié)
5.2 武漢及烏魯木齊地區(qū)霧霾天氣(PM2.5)的實(shí)例分析
5.2.1 武漢地區(qū)實(shí)例分析
5.2.2 烏魯木齊地區(qū)實(shí)例分析
5.2.3 小結(jié)
5.3 霧霾天氣(PM2.5)對GNSS定位基線的影響
結(jié)論與展望
結(jié)論
展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果
【參考文獻(xiàn)】
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1 洪杰南;潘衛(wèi)國;郭瑞堂;徐宏建;徐堅(jiān);左杰;瞿浩;;PM_(2.5)污染與監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展[J];發(fā)電設(shè)備;2013年06期
2 楊新興;尉鵬;馮麗華;;大氣顆粒物PM2.5及其源解析[J];前沿科學(xué);2013年02期
本文編號(hào):2175258
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