基于GNSS和再分析资料的ZTD_PWV精度评定与模型构建方法研究.pdf

第 卷第期测绘学报V o l ,N o 年月A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c aJ u n e,引文格式:王帅民基于GN S S和再分析资料的Z T D/PWV精度评定与模型构建方法研究J测绘学报,():D O I:/j A G C S WAN GS h u a i m i n R e s e a r c ho na c c u r a c ye v a l u a t i o na n dm o d e l e s t a b l i s h m e n to fZ T D/PWVb a s e do nGN S Sa n dr e a n a l y s i sJA c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c a,():D O I:/j A G C S 基于G N S S和再分析资料的Z T D/PWV精度评定与模型构建方法研究王帅民河北工程大学矿业与测绘工程学院,河北 邯郸 RR ee ss ee aa rr cc hhoo nn aa cc cc uu rr aa cc yyee vv aa ll uu aa tt ii oo nn aa nn dd mm oo dd ee llee ss tt aa bb ll ii ss hh mm ee nn ttoo ffZZ TT DD/PP WW VVbb aa ss ee ddoo nnGG NN SS SSaa nn ddrr ee aa nn aa ll yy ss ii ssWWAA NN GGSS hh uu aa ii mm ii nnC o l l e g eo fM i n i n ga n dG e o m a t i c s,H e b e iU n i v e r s i t yo fE n g i n e e r i n g,H a n d a n ,C h i n a水汽虽然占总中性大气含量不足,但它却是地球中性大气的重要组成部分.一方面,它是大气能量传递的基础,水在低纬度地区被蒸发吸收热量,水汽被输送到高纬度地区凝结,释放出大量的热量;另一方面,水汽也是地球上最重要的温室气体之一,对全球气候变化有着重要影响.此外,水汽在大气水文循环中也起着关键作用,在风的作用下,水汽围绕地球移动,为云层和降水的形成提供水源.因此,了解水汽的变化对于气候特征和气象监测研究有着重要作用.论文重点针对全球对流层延迟和水汽建模、精度评定及全球水汽变化趋势等开展研究工作,主要研究内容和成果如下.()基于地表气象观测数据和GN S SZ T D分析了不同再分析资料温度、气压和湿度气象产品及计算Z T D在全球范围的精度和适用性.E R A 地表层气压、温度和相对湿度,在种再分析资料中的精度最好.就气压层相对湿度和气压而言,E R A 气压层的精度明显好于地表层,但是E R A 气压层温度的精度比地表层略差.此外,结果也表明气压层计算Z T D精度明显要好于地表层.()基于E R A 再分析资料构建了新的全球对流层延迟 模 型.采 用 快 速 傅 里 叶 变 换 分 析 年E R A 再分析资料计算Z T D的周期项,采用频谱分析和最小二乘方法建立基于E R A 的全球对流层延迟格网模型G Z T DE R A,使用 年I G SZ T D验证该模型和G P T 模型 的 精度,G Z T DE R A 和G P T 的 均 方 根 误 差 分 别 为 、mm,表明G Z T DE R A 模型精度更高.()为了解决不同高度P WV和Z T D之间的改正问题,基于 年E R A 再分析资料分别得到不同高度的Z T D和P WV,分析了Z T D和P WV随高度变化规律,最终,分别构建了Z T D和P WV随高度变化的全球网格模型.()为了解决无气压温度时Z T D直接转换PWV问题,分析了 年E R A 反演PWV与Z T D之间的相关性,在全球绝大多数地区,它们的相关系数高于,PWV与Z T D之间散点图表明它们之间有很好的线性关系,进而建立PWV与Z T D之间的转换系数格网模型,结果表明该模型有很好的精度,当无气象观测数据时可用G N S SZ T D可以直接转换为PWV.()基于G N S S、无线电探空和微波辐射计PWV分析不同再分析资料PWV与C O S M I C PWV在全球的精度和适用性.结果表明,E R A 再分析PWV产品在种再分析资料中精度最好,C O S M I C PWV在全球有较好的精度.此外,分析了微波辐射计PWV与海表温度、风速、云 量 和 降 雨 量 之 间 的 关 系,结 果 表 明 微 波 辐 射 计PWV精度与海表温度、云量和降雨量之间呈负相关,与风速呈正相关.()利用G N S SPWV、微波辐射计PWV、E R A 和ME R R A PWV分析了全球PWV平均值、变化率和变化趋势.结果表明短期的水汽变化趋势主要是受到厄尔尼诺事 件 与 拉 尼 娜 事 件 的 影 响.此 外,分 析 了E R A PWV与温度变化趋势之间的关系,结果表明,PWV与温度变化趋势之间有很好的一致性,全球PWV和温度总体呈上升趋势.()提出了基于支持向量机的G N S SPWV与E R A PWV融合模型与算法,构建了PWV时间域和空间域融合模型.在PWV时间域融合模型方面,融合后E R A PWV的平均均方根误差减少了 mm,精度最大提高了 ,平均精度提高了 .在PWV空间域融合模型方面,融合后的E R A PWV产品的平均均方根误差减少了 mm,平均精度提高了 .无论空间域融合模型还是时间域融合模型,获得的PWV精度都有较明显提高.中图分类号:P 文献标识码:D文章编号:()基 金 项 目:国 家 重 点 研 发 计 划(Y F B ;Y F B )收稿日期:作者简介:王帅民(),男,讲师,年月毕业于山东大学,获理学博士学位(指导教师:徐天河教授,许国昌教授),研究方向为G N S S对流层建模与气象学应用.AA uu tt hh oo rr:WA N G S h u a i m i n(),m a l e,l e c t u r e r,r e c e i v e dh i sd o c t o r a ld e g r e ef r o mS h a n d o n gU n i v e r s i t yo nJ u n e ,m a j o r si nG N S St r o p o s p h e r i c m o d e l i n ga n dm e t e o r o l o g i c a la p p l i c a t i o n s EE mm aa ii ll:w s m s i n ac o m