拼译氏叙
第卷第期年
月
简宁及
建立格网电离层模型的站际分区法哀运斌欧吉冲中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学开放研究实验室武汉
摘要研究一种利用资料构建大规模高精度格网电离层模型的新方法—站际分区法初步研究结果显示利用地壳运动观测网络的实测资料结合站际分区法建立中国域内精确的实时格
网
电离层延迟改正模型是有可能的
关键词全球卫星定位系统格网电离层模型地壳运动观测网络站际分
区法
已成为监测电离层活动的重要技术手段
国际服务中心年正式决定提供电离层服务【’目前越来越
多
的局部和区域网络为相关的科学研究和工程应
用提供电离层产品中国地壳运动观测网络的建立并正式运作不仅对我国地震的预测和预报以及地
球动力学研究有深远和重大的意义也为研究
我国
领域的电离层变化规律提供了宝贵的资源条件该
网的特点适合研究电离层,该网有个左右
现已确定个观测站—基准站组成一个基
准网基准站基本上是全国分布的这一基准网长期连续不断地观测各基准站坐标精确测定
配备高精度双频接收机数据传输系统健全建立大规模高精度格网电离层模型
是实现利用有效监测电离层活动的关键步骤国际电离层工作组也采用
格网电离层模型描述和研究全球电离层活动与变化’电离层对无线电波传播的影响随地理位置变
化表现出不同的局部特性而现有常用的包括所采用的电离层建模方法一般通过整体拟合
大范围观测资料确定电离层模型参数忽略了
电离层的局部特性限制了建模精度不利于分析建
模方法对模型求解精度的影响,‘本文研究一种
构建格网电离层模型的新方法—站际分
区
价格网法有利于克服
以往方法的上述不足和进一步提高建模精度
研究概述基本研究思路通常研究工作者将地球电离层视为一薄
层【’,’本文近似将电离层描述为距地面的薄球层格网电离层延迟模型值就是该薄球面上
一组业已选取的固定经纬线交点即格网点
处的垂直电离层延迟值
本文的主要工作是估计利用地壳运动观测网络的
基准网建立格网电离层模型的精度初步探讨
中国
域内拟建立的广域差分增强系统采用格网电离层模型提供电离层改正信息的可行性及有待进一步研究的问题大致包括由各基准站
资料实时地分离电离层延迟和仪器偏差精确提取电离层交叉点
站星连线与电离层薄层的交点处的电离层延迟综合网络所有点处的精确电离层延迟信息建立覆盖整个网络服务区域的格网电离层模型根据格网电离层模型信
息计算基准站或监控站的点的电离层延迟改正值计算和统计电离层改正值与各
站
资料所直接确定的电离层延迟值的差值估计
格网
电离层延迟模型的内符合精度或外部精度分析建
模方法对精度的影响由于外部精度反映整体精度即除模型改正精度外还包括计算电离层延迟时可能存在的系统误差等因素的影响不能准确体现建模方法对模型求解的影响所以本文主要估计了内符合精度以准确了解模型改正精度及建模方法对模型求解精度的影
响这是进一步改善格网模型构建方法与提高整体精度的关键一步精确的建立—站际分区法由于电离层的状态主要取决于太阳活动日固参考系较地固参考系更有利于描述电离层变化特
性,’为获得变化稳定连续和相关的精确电离层
改正本文在日固参考系中对模型服务区域采用长方形格网进行格网化再将计算结果精确地转换到相应的地固系格网基准站网布局决定
日
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点的分布规律对格网电离层模型的外部精度影响很大业已报道的格网电离层延迟模型的研究结果均未严格考虑这一因素为克服这一不足和进一步提高大规模电离层建模的精度本文设计了一种新的格网电离层模型构建方法—站际分区格网法按基准站位置将整个服务区域分成若干子区每个子区由一个或若干个基准站提供服务然后每个基准站求出业已选取的电离层模型本文采用兽,,谷场乙飞气了乙,了了·、十、十式、,姚戈十佑妈一二,、、、、‘‘这里,表示载波上的垂直电离层延迟磷…为电离层模型参数汽汽凡一汽和汽分别为点的地磁和地理纬度凡是点的地理经度为点的地方时喊一根据模拟计算结果本文取从凡二凡二有关该模型的更详细的讨论限于篇幅另文报告再按就近选取原则二刀。。。】续】刀亏。李“只一‘一”一“蝴一一‘为格网点提供电离层延迟值构建格网电离层模型的数据由于缺失或观测质量稍差不足天按上述方法建立格网电离层模型进行了初步试算其中前
个站视为构建格网模型的基准站后个站看成检验模型改正效果的监控站观测时间为年月日至月日数据采样间隔为观测截止角
电离层薄层的高度为冰的电离层
格网在其上形成在本文总电子含量值均转为上的电离层延迟值
本文给出了新方法与常用的两种方法精度比较综合模型法联合所有基准站的电离层观测量为整个服务区域构建一电离层模型综合格网法利用上述综合模型求得各格网点的电离层延迟值
形成格网电离层模
型
图显示了由站际分区法综合模型法和综合格
网法计算的格网电离层模型天的平均改正效果可以看出站际分区法的精度明显高于其他两种方法
电离层延迟平均改正精度最差不超过模型格
网法和综合模型法的精度均较差表明单一的参数
电离层模型不可能为大范围的服务区域提供有效的
电离层延迟改正信息后面的结果均由站际分
区
格
网法计算得到
图显示了各基准站按下述办法处理的结果
每
天分为段统计各小时段平均内符合精度最后
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这里。是第个格网点‘处的垂直电离层延迟的平均值呵是第个基准站为提供的垂直电离层延迟值是极小算子是基准站的
个数。一,表示‘与第,个基准站”的
球面距离是被允许为提供电离层延迟值的基准站的个数刀谊为调整距离本文建
议
。
试验结果与分析我们选择中国地壳运动观测网络的西安武汉
拉萨北京长春上海乌鲁木齐昆明琼中广州德令哈沪州泰安桂林盐池永兴岛海拉尔和乌什个基准站天连续观测数据少数站
甲万
了了
乃刀图种方法的电离层延迟改正精度的比较
站际分区法综合格网法综合模型法
奋
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简报
叭浏八赫
武汉上海拉萨和琼中站的改正精度次之
左右且平稳性也相对较差改正精度和平稳性最差的是昆明和广州两站司由图的结
果可见站际分区法在中国大陆大部分地区能达到
很好的建模精度表给出了个监控站的外部检核效果比较表与图可见内符合精度差的区域外符合精度也较差内符合精度好的区域外符合精度也较好由表给出的基准站网和监控站网的平均电离
层改正精度可以看出格网电离层模型的平均内符合改正精度可达左右平均外符合改正精度为
峥…
表各监控站的外部改正精度站名
御观测数
德令哈站名沪州桂林乌什姗工锄一巧、。勺﹄戚、丫观测数口永兴岛泰安
海拉尔
表基准站网和监控站网的奥离层延迟平均改正精度基准站网内符合监控站网外符合
‘八曰
﹁乃
图个基准站的电离层延迟改正精度的比较
北京长春乌鲁木齐西安武汉上海拉萨
昆明广州琼中
将天对应的相同世界时小时段的内符合精度进行平均比较图一北京长春和乌鲁木齐站的改正精度最高左右而且平稳西安
图进一步显示了监测站内外部电离层延迟改
正的精度的比较各时段的外符合精度均低于内符合精度最大平均外部改正误差为左右最大
内部改正误差为左右内外改正精度的时间分布与空间分布的一致性
显示本文对仪器偏差等系统误差的处理是成功的精度的变化主要取决于模型在不同地区的平均改正效果利用站际分区法构建的格网电离层能较好反映电离层的局部特性有利于精度估计模型改正精
度的分析结果是可靠的
结论
利用中国地壳运动观测网络的观测资料建立的格网电离层模型在中国域内大部分地区的内部改正精度为左右整个区域的平均内部改正
精度为左右平均外部改正精度为能够提供较好的改正精度在电离层活动特性复杂地区电离层延迟改正精度较差须通过深人掌握其活动规律寻找进一步改善格网模型的构建方法
日
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