基于GNSS的再分析资料对流层延迟精度评估

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作   者：

上官明;  程旭;  潘雄;  党萌;  吴露振;  谢自春; 

作者机构：

中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室;  武汉纺织大学计算机与人工智能学院;  中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院; 

关键词：

对流层延迟;  再分析资料;  GNSS精密单点定位; 

期刊名称：

地球物理学报

i s s n：

0001-5733

年卷期：

2023 年 003 期

页   码：

939-950

摘   要：

对流层延迟对导航定位精度有着重要的影响，而再分析资料提供的高精度气象参数计算的对流层延迟可应用于定位过程中以提升定位精度.本文针对三种再分析资料计算的对流层延迟进行精度评估，并将其应用在精密单点定位中，分析其对定位精度的影响.首先，利用2020年全球范围内125个IGS（International GNSS Service）站的对流层天顶总延迟（Zenith Total Delay, ZTD）作为真值对三种再分析资料（ERA5、MERRA2、CRA40）计算的ZTD进行了精度评估，并分析其时空分布特性.研究结果表明：ERA5-ZTD的均方根误差（RMS）最小（12.1 mm）,其次为CRA40-ZTD（15.8 mm）和MERRA2-ZTD（16.9 mm）,整体上ERA5-ZTD的精度最高；据所选的IGS站点的比较结果发现赤道平均偏差（BIAS）呈现负值，在中高纬度地区CRA40的精度优于MERRA2,在低纬度地区则相反，而ERA5在各纬度平均精度均为最优；当考虑季节因素时，三者计算的ZTD-RMS在夏秋季较大，其中ERA5的RMS季节变化最稳定.之后还利用180个探空站点对三者计算的ZTD、天顶干延迟（Zenith Hydrostatic Delay, ZHD）、天顶湿延迟（Zenith Wet Delay, ZWD）进行了进一步精度评估，ERA5、MERRA2、CRA40的年均ZTD-RMS分别为13.2, 18.7, 14.9 mm.而年均ZHD-RMS分别为8.2, 8.5, 8.2 mm,差异较小，年均ZWD-RMS分别为9.3, 14.6, 11.6 mm,变化较大.最后，使用ERA5、MERRA2、CRA40计算的ZTD进行精密单点定位实验，结果显示，相对于Saastamoinen模型，其在N方向分别提升了59%、56%、47%、E方向提升了51%、47%、41%、U方向提升了81%、78%、75%.总体而言，ERA5对流层延迟精度在各方面表现均为最优.