電離層、對流層改正模型對基線解算的影響

電離層延遲
電離層是近地空間環(huán)境的一個重要組成部分，處于離地面以上約60km到1000km之間的大氣層，它是由太陽高能電磁輻射、宇宙線和高能粒子作用于中性高層大氣使之電離而產(chǎn)生的，是由電子、正離子和中性分子及原子構(gòu)成的等離子體區(qū)域
由于電離層中存在自由電子，故GPS信號穿越這一區(qū)域時，并非用真空中的光速行進，而是形成調(diào)制信號包絡(luò)的傳播時延，這時延量的數(shù)值與傳播路徑上的總電子含量成正比，與載波頻率平方成反比 。
電離層誤差正是由于電離層對GPS信號的各種影響導(dǎo)致其在傳播過程中產(chǎn)生時延，主要體現(xiàn)為定位精度的降低和定位方向的限制。電離層誤差是GPS測量中的主要誤差源，隨著時間和地點的不同發(fā)生變化，定位誤差范圍從幾米到百米以上。（基本概念引用百）
目前，消除電離層延遲的方法主要有：
a)根據(jù)全球各電離層觀測站長期積累的觀測資料建立全球性的經(jīng)驗公式，用戶可利用這些模型來計算任意時刻任一地點的電離層參數(shù)，較為有名的模型有本特（Bent）模型、國際參考電離層（International Reference Ionosphere）模型、GPS廣播星歷所采用的克羅布歇模型基本上也屬于此類模型。（“模型改正法**”）
利用GNSS雙頻觀測值所建立的實測模型。較有名的全球模型有IGS所提供的電離層格網(wǎng)模型和CODE數(shù)據(jù)處理中心提供的球諧函數(shù)表示的模型。此外，各地區(qū)也可以利用本地區(qū)的雙頻觀測資料建立局部的模型。
b) 利用同步觀測值求差,這種方法對于短基線的效果尤為明顯。
c) 使用雙頻GNSS觀測值來消除電離層延遲。（ “雙頻改正法”：GPS衛(wèi)星之所以要用兩種不同的頻率來發(fā)送信號，其主要目的在于此。三頻接收機能更好的消除電離層延遲）（手敲）
對流層延遲
在GNSS領(lǐng)域，對流層延遲是定位誤差來源之一。衛(wèi)星導(dǎo)航定位中的對流層延遲通常是泛指電磁波信號在通過高度為50km以下的未被電離的中性大氣層時所產(chǎn)生的信號延遲。在這種介質(zhì)中，與L1和L2上GPS載波和信號信息（PRN碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)）相關(guān)聯(lián)的相速和群速，相當(dāng)于自由空間傳播被同等地延遲了。這種延遲隨對流層折射率而變，其折射率取決于當(dāng)?shù)氐臏囟取毫拖鄬穸取Ｈ绻谎a償，這種延遲的等效距離可從衛(wèi)星在天頂和用戶在海平面上的2.4m左右到衛(wèi)星在約5°仰角上的25m左右。（基本概念引用百）
目前，消除對流層延遲的方法主要有：
(1)采用對流層模型加以改正,其氣象參數(shù)在測站直接測定。常用的對流層改正模型有：霍普菲爾德（Hopfield）模型、薩斯塔莫寧（Saastamoinen）模型、勃蘭克（Black）模型。
i. 在一般情況下，在天頂方向不同模型差異僅為幾毫米。
ii. 在衛(wèi)星高度角E<30度，不同模型間的差異變得較為明顯，E=15度時，不同模型所求得的信號傳播路徑上的對流層延遲間的互差也只有幾厘米。
iii. 在高山地區(qū)（拉薩）用不同模型求得的天頂方向?qū)α鲗友舆t可能相差數(shù)十厘米。建議采用薩斯塔莫寧（Saastamoinen）模型。（手敲）
(2)利用同步觀測量求差。
基線解算實戰(zhàn)對比分析
使用天寶net r9在三個地點進行連續(xù)靜態(tài)觀測，觀測時長為4天，天線安裝在房頂強制對中抱桿上，10°觀測角度內(nèi)無遮擋。（觀測環(huán)境較好，符合靜態(tài)測量的條件，這里不再做過多環(huán)境靜態(tài)測量測量環(huán)境堪選方面的贅述）。
分別使用科研精密解算軟件gamit，商用軟件華測CGO軟件對同一組靜態(tài)數(shù)據(jù)（RINEX格式）進行基線解算（目前市場上商用軟件，作者只發(fā)現(xiàn)華測的軟件可以進行電離層、對流層改正模型的選擇和禁用，其它商用軟件“萊卡LGO”、“天寶TBC/TGO”、“南方”、“中海達”的基線解算軟件均不能根據(jù)用戶的需求來選擇改正模型和禁用改正模型）

上表格為基線解算的對比分析，三條基線觀測距離最長為16.3KM，最短為9.8KM，屬于中長基線，（根據(jù)“全球定位系統(tǒng)接收機校準(zhǔn)規(guī)范”規(guī)定中長基線觀測時間為大于2.5小時，本次觀測時長完全滿足規(guī)范要求）

本次電離層、對流層的改正模型使用的分別為Hopfiled和Klobuchar模型，從實際解算的數(shù)據(jù)對比分析可知：使用了電離層、對流層的改正模型計算出來的基線長度與gamit解算出來的數(shù)值更接近，差值基本在毫米級，靜態(tài)相對定位的解算精度較高。不使用改正模型計算出來的基線長與gamit對比，差值在厘米級。其它商用軟件，均不具備自己手動選擇改正模型的功能，華測CGO可選擇的對流層改正模型如下：

在拉薩高山等區(qū)域建議使用薩斯塔莫寧（Saastamoinen）模型。
其它商用軟件中，天寶TBC軟件為基線解算的較好軟件，各家軟件在中長距離的解算精度均能滿足C級以下靜態(tài)觀測的要求。在A、B級網(wǎng)中，要求使用科研軟件gamit進行解算。在之前的測試中，使用天寶的接收機靜態(tài)觀測24h， TBC軟件進行全國CORS網(wǎng)坐標(biāo)基線解算、閉合環(huán)、無約束平差、約束平差，2000KM處計算出來的坐標(biāo)與真值平面坐標(biāo)相差在5cm以內(nèi)。使用國產(chǎn)接收機靜態(tài)觀測24h，解算2000KM處的坐標(biāo)點，計算出來的平面差值為10cm以內(nèi)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电离层、对流层改正模型对基线解算的影响的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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