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基于多系统的GNSS三维水汽层析质量评价方法

高枫林 丁楠 张克非 张书毕 张文渊 闫香蓉

高枫林, 丁楠, 张克非, 张书毕, 张文渊, 闫香蓉. 基于多系统的GNSS三维水汽层析质量评价方法[J]. 全球定位系统, 2024, 49(3): 107-114. doi: 10.12265/j.gnss.2024004
引用本文: 高枫林, 丁楠, 张克非, 张书毕, 张文渊, 闫香蓉. 基于多系统的GNSS三维水汽层析质量评价方法[J]. 全球定位系统, 2024, 49(3): 107-114. doi: 10.12265/j.gnss.2024004
GAO Fenglin, DING Nan, ZHANG Kefei, ZHANG Shubi, ZHANG Wenyuan, YAN Xiangrong. A quality evaluation method of 3D water vapor tomography based on multi-GNSS observations[J]. GNSS World of China, 2024, 49(3): 107-114. doi: 10.12265/j.gnss.2024004
Citation: GAO Fenglin, DING Nan, ZHANG Kefei, ZHANG Shubi, ZHANG Wenyuan, YAN Xiangrong. A quality evaluation method of 3D water vapor tomography based on multi-GNSS observations[J]. GNSS World of China, 2024, 49(3): 107-114. doi: 10.12265/j.gnss.2024004

基于多系统的GNSS三维水汽层析质量评价方法

doi: 10.12265/j.gnss.2024004
基金项目: 国家自然科学基金项目(41730109;41904013)
详细信息
    作者简介:

    高枫林:(2000—),女,硕士研究生,主要研究方向为GNSS气象学. E-mail:2020221538@jsnu.edu.cn

    丁楠:(1989—),男,副教授,博士,主要研究方向为GNSS气象学. E-mail:metdingnan@163.com

    张克非:(1964—),男,教授,博士,研究方向为GNSS大气遥感、太空资源探测与利用、智慧农业大数据平台、空间环境管理. E-mail:profkzhang@cumt.edu.cn

    张书毕:(1965—),男,教授,博士,主要研究方向为区域变形监测、GNSS精密单点定位、GNSS气象学. E-mail:1336072804@qq.com

    张文渊:(1996—),男,教授,博士,主要研究方向为GNSS水汽层析. E-mail:zhangwy@cumt.edu.cn

    闫香蓉:(1999—),女,硕士研究生,主要研究方向为GNSS气象学. E-mail:xr_1229@163.com

    通讯作者:

    丁 楠E-mail : metdingnan@163.com

  • 中图分类号: P228.4

A quality evaluation method of 3D water vapor tomography based on multi-GNSS observations

  • 摘要: 本文基于提出的水汽层析廓线评价指标(tomographic profic fit score,TPFS),首次对GPS、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)、GLONASS和Galileo 4个系统的水汽层析结果进行了精度评估. 结果表明:各GNSS水汽层析解算结果差异较小,最大均方根误差(root-mean-square error,RMSE)差距在11%之内,其中BDS水汽层析表现最好,GLONASS水汽层析表现最差. 相较于GPS、GLONASS、Galileo,BDS在低层区域(2406 m以下)具有更好的层析解算优势. 尤其在底层,BDS与GPS、GLONASS、Galileo的RMSE相比分别改进了3.2%、16.2%、5.2%. 此外,在层析水汽廓线TPFS对比中,BDS平均TPFS最小;在暴雨天气下BDS水汽廓线TPFS最低,相较于GPS、GLONASS、Galileo改进了25.2%、31.5%、32.8%.

     

  • 图  1  基于体素块参数化的GNSS层析模型图

    图  2  香港区域参考站和探空站位置分布图

    图  3  10 min窗口穿过层析区域的GPS/BDS/GLONASS/Galileo斜路径湿延迟

    图  4  各GNSS层析结果MAE和RMSE时间序列对比图

    图  5  各GNSS在不同高度层与探空数据对比的平均RMSE

    图  6  各GNSS层析水汽廓线TPFS时间序列对比图

    图  7  不同天气情况下各GNSS层析水汽廓线与探空水汽密度对比图

    表  1  各GNSS系统平均信号数量与穿过体素块的平均覆盖率

    系统 平均信号数量 平均覆盖率/%
    GPS 211 71.6
    BDS 156 61.2
    GLONASS 116 64.8
    Galileo 159 66.0
    下载: 导出CSV

    表  2  各GNSS层析结果与探空数据对比的平均RMSE和平均MAE g·m−3

    系统 RMSE MAE
    GPS 2.316 1.574
    BDS 2.271 1.565
    GLONASS 2.517 1.699
    Galileo 2.331 1.590
    下载: 导出CSV

    表  3  各GNSS系统层析水汽廓线平均TPFS g·m−3

    项目 GPS BDS GLONASS Galileo
    TPFS 5.878 5.612 6.436 5.854
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2024-01-09
  • 网络出版日期:  2024-04-25

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