利用GAMIT软件反演北京大气可降水量初步研究.doc

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1、利用GAMIT软件反演北京大气可降水量的初步研究第一作者简介：李昂晟（1985、3-），女，汉族，首都师范大学资源环境与旅游学院硕士研究生，研究方向为遥感与地理信息系统应用。第二作者简介：李小娟（1965、2-），女，汉族，首都师范大学资源与旅游学院研究员，研究方向为遥感与地理信息系统应用。李昂晟1李小娟1张有全1，2陈蓓蓓1周环1（1.首都师范大学,北京100037；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130012）摘要：大气中的水汽对微波信号有着显著影响，是制约高精度的InSAR研究应用

2、的主要因素之一。GPS探测利用GPS信号穿过大气受到大气折射而产生的延迟来探测大气中的水汽含量，探测精度高，分辩率高，全天候，观测稳定。本文利用GAMIT软件选取了十个IGS站和两个基准站对2003年至2007年北京GPS部分观测数据进行了解算，验证结算精度达到要求后反演出各测段内时间分辨率为1小时的大气可降水量序列，并与无线电探空仪获取的探测结果和气象局解算的GPS数据分别进行比较，根据二者线性拟和关系发现初步结果趋势一致，可应用于下一步建立大气延迟改正模型。关键字：GAMIT地基GPS大气可降水

3、量(PWV)引言水汽在天气演变和气候变化中扮演着重要角色,它影响大气辐射和太阳辐射,从而影响气候。水汽辐合的突然增加与对流的发展密切相关，所以水汽的遥感对于天气现象、气候变化研究和业务天气预报具有重要的意义。目前世界各国的大气水汽资料主要依靠常规探空气球观测获取,这种观测方式的主要局限性是测站密度过稀、相邻两次探测时间间隔过长。已有的替代方法中,双通道微波辐射计等观测手段,不但费用昂贵,不能全天候观测,而且需经常标定,难以大范围密集设置站网和实现观测业务化[1]。GPS探测水汽是利用GPS信号穿过大

4、气受到大气折射而产生的延迟来探测大气中的水汽含量，该技术与以往的探测水汽技术相比具有探测精度高，全天候，分辨率高，观测稳定，费用低廉，无需校正等优点，在气象领域获得了广泛深入的研究应用[2]。一、GPS/MET的国内外研究进展1.1国外GPS/MET研究进展1992年，Bevis等人推导了湿延迟、可降水汽量和大气加权平均温度三者之间的函数关系式，使地基GPS定量测量可降水汽量成为可能[3]。1993年，UNAVCO和南加州大学联合进行了较大规模的GPS/STORM试验，以评估地基GPS测量大气水汽的

5、精度[4]。1994年，NOAA和UNAVO联合进行了GPS-WIS94试验，证明了可以利用地基GPS连续监测大气可降水汽量，时间分辨率优于1小时，精度达到毫米级[2]。1996年，Duan等人提出了无需利用微波辐射计测量进行订正偏差，采用远距离的跟踪站与GPS网直接测量绝对可降水量的方法，均方根误差为1.0—1.5mm[5]。后来Ge等基于国际GPS服务机构（IGS）提供的轨道预测产品建立了轨道参数误差影响GPS测量天顶延迟精度的模型，使天顶延迟的估计精度提高了近20%，在提高GPS大气参数实时估

6、计精度方面迈出了一大步[2]。2004年，V.Janssen等应用南加州23个GPS站进行对流层延迟校正[6]。2006年，R.Lindenbergh等采用德国Potsdam地区的24个连续GPS站数据，结合同步Meris水汽产品反演区域水汽变化情况[7]。2007年，SrideviJade等首次利用印度17个GPS站数据和气象资料估测了2001-2004年印度上空的PWV值序列，并根据印度次大陆的PWV值空间变异性与ZWD之间的函数关系建模，利用该模型估测实时PWV值摆脱了对GPS站点加权平均温度

7、的依赖[8]。1.2国内GPS/MET研究进展国内从90年代中期由国家卫星气象中心和北京大学联合进行空基、地基GPS/MET的研究。2000年，国家卫星气象中心和北京大学联合北京市气象局在京津地区进行了区域性地基GPS网遥感大气总水汽量的试验。2001年，在973暴雨项目的观测试验的课题中在安徽进行了GPS的外场试验，进一步完善了GPS观测和反演的技术，得到精度为2mm左右的GPS大气可降水量[9]。1999年，王小亚等进行了我国首次GPS试验估计对流层延迟，得到了精度为1～2mm的可降水汽量的计算

8、结果[10]。2003年，丁晓利对美国俄克拉荷马州北部地区德国地区的GPS与Modis生成的PWV进行了比较分析,分别得出了该地区GPS与Modis测得WZD值的拟和方程。2004年，李志伟采用Modis的Level2产品(PWV)对加州南部地区大气湿项延迟进行计算,并提出了修正公式[11]。2005年，李振洪提出GPS/MODIS集成大气改正方法[12]。2006年，吴云孙等采用双差模型和地质统计学算法来缓解干涉中的大气延迟噪声，应用日本东京35个连续GPS观测站