利用CORS资料反演区域大气可降水量的研究

论文摘要

地球大气水汽既是一种温室气体，也是形成降水的主要因素。对大气中的水汽研究一直以来是气候学、大气环境学、水文学、空间大地测量学等诸多学科领域的研究方向之一。由于大气水汽含量具有在空间分布不均，时间变化快等特征，同时客观影响因素又较多，鉴于目前探测技术的局限性，所以测定大气水汽仍然是一个困难的问题，从而制约着诸多学科在此方面的深入研究。随着GPS（Global Positioning System）技术的出现，GPS探测水汽的理论和方法不仅成为了GPS应用的热点之一，也成为探测大气水汽的一个全新的手段，有效地补充了常规大气水汽的探测方法，在分析水汽和降水、气象研究方面有着重大意义。本文主要对地基GPS反演大气水汽的原理和方法进行了研究，并利用GAMIT（GPS Analysis at MIT）软件，对哈尔滨地区2007年9-10月份的CORS（ContinuousOperational Reference System）数据和周边的IGS （International GPS Service）数据进行了联合解算，计算了天顶方向的可降水量PWV（Precipitable Water Vapor），并与实际天气情况比较，验证了利用CORS资料反演区域大气可降水量的理论和方法。主要内容如下：1、介绍了GPS定位原理、CORS、VRS（Virtual Reference Station）。2、介绍了目前探测大气水汽含量的方法。3、详细介绍了地基GPS气象学的原理，分析了天顶总延迟、天顶静水力学延迟模型，给出了天顶湿延迟与可降水量的转换关系式。4、对GAMIT软件的使用和安装进行简单介绍，详细介绍了GAMIT高精度GPS数据处理过程。5、利用哈尔滨市CORS站数据，并选取周边4个IGS站，选取2007年9-10月份作为研究时段，进行数据整理，解算了其中一个CORS站上的PWV。6、对利用地面气象数据和探空数据计算PWV的方法进行了研究。7、比较了GPS计算PWV和地面气象数据、探空气象数据计算PWV的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景意义
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 GPS 简介
• 2.1 GPS 简介
• 2.1.1 GPS 的构成
• 2.1.2 GPS 的信号
• 2.1.3 GPS 的测量原理
• 2.1.4 误差来源
• 2.1.5 差分技术
• 2.2 CORS 简介
• 2.3 本章小结
• 第三章 GPS/MET 原理
• 3.1 地基 GPS/MET 原理
• 3.1.1 大气折射率与对流层天顶延迟
• 3.1.2 映射函数
• 3.1.3 天顶静水力学延迟的推算
• 3.1.4 天顶湿延迟的推算
• 3.2 大气综合水汽含量的推算
• 3.2.1 加权平均温度 Tm 的确定
• 3.2.2 转换系数Ｋ的确定
• 3.3 本章小结
• 第四章 其它计算大气可降水量的方法
• 4.1 基于无线电探空资料的计算
• 4.2 基于地面气象站观测资料的计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 GAMIT/GLOBK 软件
• 5.1 操作系统
• 5.1.1 Ubuntu 简介
• 5.1.2 系统要求
• 5.2 GAMIT 软件安装及配置
• 5.2.1 运行环境安装与配置
• 5.2.2 GAMIT/GLOBK 安装、升级与配置
• 5.3 本章小结
• 第六章 利用 CORS 数据反演 PWV 的结果分析
• 6.1 数据的获取与预处理
• 6.1.1 气象数据的获取与预处理
• 6.1.2 GPS 数据的获取与预处理
• 6.2 利用 GAMIT 软件解算 PWV
• 6.2.1 软件参数设置
• 6.2.2 解算结果
• 6.3 GPS 反演 PWV 结果与地面气象数据计算 PWV 的比较
• 6.4 GPS 反演 PWV 结果与探空气象数据计算 PWV 的比较
• 6.5 GPS 反演 PWV 结果与实际降水量的比较
• 6.6 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢