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《武汉大学》 2005年
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GPS遥感气象要素的理论与应用研究

曲建光  
【摘要】:GPS气象学是一门新兴的学科,随着全球导航卫星系统和低轨卫星计划的发展,GPS气象学也得到了迅速地发展,同时也为我们提供了更多的研究课题,对其进行深入的研究将有助于GPS气象学的发展和应用。 本文详细介绍了GPS气象学的发展现状和已经取得的研究成果,分析了国内外的研究动态。综合论述了GPS、GLONASS和Galileo系统的构成、特点和发展情况以及GPS现代化进程。全面介绍了未来的低轨卫星计划—我国台湾和美国联合开发的COSMIC计划和欧洲空间局开发的ACE+计划的组成、研究领域、目标和任务,并分析了各自的技术特点。通过与传统的大气探测手段的比较,从地基和空基两个方面讨论了GPS气象遥感技术的特点。对地基和空基GPS遥感气象要素的理论和实现方法进行了深入的研究,并通过大量的实际观测数据的处理和分析对理论模型和方法进行了充分地研究。本文的主要研究成果包括: (1) 修正了Hopfield模型,提高了其计算结果的可靠性:Hopfield、Saastamoinen和Black等三种模型是利用GPS数据推算大气综合水汽含量(integrated water vapor(IWV))时,计算天顶静水力学延迟(zenith hydrostatic delay(ZHD))的主要模型,它们的精度将直接影响到水汽含量的精度,为此,本文采用我国地理位置不同的三个IGS跟踪站(北京、武汉和拉萨)上的天顶中性层延迟(zenith neutral delay(ZND))和气象数据,使用上述三种模型分别计算了水汽含量,并对计算结果进行了比较和分析。发现在拉萨站,Hopfield模型与其它两种模型计算的IWV出现了系统性的偏移现象,通过与拉萨站上的探空数据的比较证实Saastamoinen和Black模型计算的IWV比较合理。随后通过对不同地理位置、不同海拔高程跟踪站和不同日期的计算结果的比较,证明了Hopfield模型计算的IWV出现系统性偏差与地理经纬度和日期无关,只与测站的海拔高程有关。本文通过对23个IGS站(海拔高程较均匀的分布在0km-3.622km之间)的IWV偏差的数据拟合,首次给出了Hopfield模型的改正项。通过实际观测数据的验算证明Hopfield模型的修正项能很好地消除由于测站高程的变化所引起的天顶静水力学延迟的系统误差,大大提高Hopfield模型推算结果的可靠性。 (2) 首次提出了利用天顶中性层延迟直接推算水汽含量新方法:通过对北京、武汉和拉萨站上的天顶中性层延迟和相应的水汽含量的比较,笔者发现ZND的变化趋势与IWV的变化趋势是一致的,通过数值上的进一步分析和研究,本文首次提出了利用天顶中性层延迟直接推算水汽含量新方法,经过实测数据的计算,证明了它的可行性。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P412.2;P228.4

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【引证文献】
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2 王勇;刘严萍;柳林涛;肖建华;许厚泽;;无气象要素的GPS对流层延迟推算可降水量的研究[J];测绘科学;2007年03期
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4 田福娟;邹璇;;基于区域CORS网的高精度近实时GPS气象研究[J];测绘信息与工程;2009年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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2 聂建亮;GPS精密单点定位算法及故障诊断研究[D];长安大学;2010年
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9 韩艳;地基GPS水汽探测及其应用研究[D];成都理工大学;2012年
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【参考文献】
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1 成印河;海上低空大气波导的遥感反演及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
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【共引文献】
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2 何昌龙;邓炳法;;GPS-RTK技术在地籍测量一级导线中的应用[J];安徽地质;2007年04期
3 贾文峰;张伟华;马玉明;;强吸湿性盐类与超旱生植物生存水分耦合机理研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年01期
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5 庞春雷;赵修斌;卢艳娥;余永林;;基线约束条件下GPS整周模糊度快速解箅新方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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7 广伟;袁海波;董绍武;;精密单点定位在NTSC时间传递中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S04原子钟技术与时频系统[C];2012年
8 白羽;张军;李锐;;电离层延迟模型区域优化技术研究[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S05卫星导航增强与完好性监测[C];2012年
9 李潇;杜晓勇;王晔;王烁;李兴国;李烨;;一种自闭环掩星大气折射率测试系统[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年
10 张建伟;伍蔡伦;谢松;;卡尔曼滤波器在RTK处理中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S08卫星导航模型与方法[C];2012年
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1 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
4 吴富梅;GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D];解放军信息工程大学;2010年
5 王忠军;基于GIS的智能高速公路管理关键技术研究与实现[D];解放军信息工程大学;2009年
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7 白雪;基于农田特征的车载GPS运动模型辨识及定位误差研究[D];江苏大学;2011年
8 卢少平;基于RFID的AGV定位与导引研究[D];山东大学;2011年
9 胡锐;惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D];南京理工大学;2010年
10 丁传炳;制导弹箭弹道测量及弹道重构技术研究[D];南京理工大学;2011年
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3 单瑞;基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
5 李本玉;GPS/GLONASS精密单点定位技术模型与算法的研究[D];山东农业大学;2010年
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【同被引文献】
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1 李树德,袁仁茂;大同地裂缝灾害形成机理[J];北京大学学报(自然科学版);2002年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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6 张洁;刘敏;尹球;杜明斌;朱雪松;;FY2E反演大气可降水量与地基GPS反演可降水量的比较[A];第28届中国气象学会年会——S2风云卫星定量应用与数值[C];2011年
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8 王晓英;地基GNSS层析对流层水汽若干关键技术研究[D];南京信息工程大学;2013年
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【二级参考文献】
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9 韩军彩;周顺武;吴萍;王传辉;杨双艳;杨明;;青藏高原上空夏季水汽含量的时空分布特征[J];干旱区研究;2012年03期
10 姚俊强;杨青;黄俊利;赵玲;;天山山区及周边地区水汽含量的计算与特征分析[J];干旱区研究;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 毕雪岩;吴兑;谭浩波;邓雪娇;李菲;邓涛;;珠江三角洲气溶胶光学和水汽含量特征分析[A];第十届全国气溶胶会议暨第六届海峡两岸气溶胶技术研讨会摘要集[C];2009年
2 齐冰;杜荣光;于之锋;周斌;李璐;徐柳韵;;杭州地区气溶胶光学厚度和水汽含量特征分析[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S9大气成分与天气气候变化[C];2013年
3 韩军彩;周顺武;刘伟;;华北地区夏季水汽含量变化特征及影响因子分析[A];第28届中国气象学会年会——S4应对气候变化,发展低碳经济[C];2011年
4 袁野;蒋年冲;冯静夷;朱海波;;不同云天条件下水汽含量特征及其变化分析[A];大气物理、云雾物理人工影响天气技术经验交流及学术研讨会论文集[C];2004年
5 杨青;刘晓阳;崔彩霞;李军;刘蕊;;塔里木盆地水汽含量的计算与特征分析[A];第27届中国气象学会年会气候资源应用研究分会场论文集[C];2010年
6 刘艳华;李铁林;郭献林;马鑫鑫;;河南省空中水汽资源的来源、分布及收支[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集(Ⅰ)[C];2008年
7 韩军彩;周顺武;刘伟;;华北地区夏季水汽含量变化特征及影响因子分析[A];S3 聚焦气候变化,探索低碳未来[C];2012年
8 孙建华;郑淋淋;梁建宇;;水汽含量对飑线组织结构、强度影响的数值试验[A];第八次全国动力气象学术会议论文摘要[C];2013年
9 刘世祥;黄玉霞;刘治国;;甘肃河西走廊及邻近地区空中水汽的变化特征[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“地球气候和环境系统的探测与研究”分会论文集[C];2003年
10 明源;;封装环境的水汽含量控制[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 王夕;京城初雪有多小[N];北京科技报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 曲建光;GPS遥感气象要素的理论与应用研究[D];武汉大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 韩军彩;华北地区空中水汽含量的演变特征[D];南京信息工程大学;2011年
2 吴萍;青藏高原夏季大气水汽含量的演变特征[D];南京信息工程大学;2012年
3 姚俊强;天山山区水汽含量时空分布及强降水过程的水汽演变特征[D];新疆师范大学;2012年
4 宛霞;用卫星资料和常规资料联合估算水汽含量的研究[D];兰州大学;2007年
5 王亚辉;地基GPS技术反演大气可降水量的研究[D];江西理工大学;2012年
6 赵峰;近实时GPS水汽自动处理系统的初步研究[D];南京信息工程大学;2006年
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