一种综合的对流层延迟模型算法

第４３卷增刊（ＩＩ）２０１３年１１月

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）

东南大学学报（自然科学版）

Ｖｏｌ．４３Ｓｕｐ（ＩＩ）Ｎｏｖ．２０１３

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１３．Ｓ２．０４３

一种综合的对流层延迟模型算法

杨　徉　喻国荣　潘树国　陈伟荣　汪登辉

（东南大学交通学院，南京２１００９６）

２

（东南大学仪器科学与工程学院，南京２１００９６）

１

１１２１１

摘要：为了摆脱实测气象参数的限制，提升对流层延迟改正模型算法的普适性和效率，介绍了Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型、ＵＮＢ３ｍ模型、ＥＧＮＯＳ模型３种常用的对流层延迟改正模型．在对３种模型的算法和模型参数进行介绍与分析的基础上，提出了一种综合的对流层延迟模型算法．该算法通过ＧＰＴ模型估计出温度和气压参数，通过ＵＮＢ３ｍ模型估计水汽压参数，然后将计算得到的温度、气压和水汽压运用于Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型中以计算测站天顶对流层延迟．算法将ＧＰＴ模型、ＵＮＢ３ｍ模型、Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型３种模型相结合，其精度与传统模型相当，但扩大了适用范围．该算法在缺少实测气象数据的情况下，能够较精确地给出对流层延迟的先验值，具有一定的实际工程意义．

关键词：ＧＰＴ；ＵＮＢ３ｍ；Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型；对流层延迟模型中图分类号：Ｐ２２８．１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１３）Ｓ２－０４１８－０５

Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｉｎｇｆｕｓｉｏｎ

ｏｆｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｍｏｄｅｌｓ

ＹａｎｇＹａｎｇ　ＹｕＧｕｏｒｏｎｇ　ＰａｎＳｈｕｇｕｏ　ＣｈｅｎＷｅｉｒｏｎｇ　ＷａｎｇＤｅｎｇｈｕｉ

１

１

２

１

１

（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）

（２ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔｒｉｄｏｆｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｐａ－ｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈａｒｅｔｈｅＳａａｓｔａｍｏｉｎｅｎｍｏｄｅｌ，ｔｈｅＵＮＢ３ｍ（ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｎｅｗｂｒｕｎｓｗｉｃｋ３ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅＥＧＮＯＳ（ｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎｇｅｏ－ｓｔａｔｉｏｎ－ａｒｙｎａｖｉｇａｔｉｏｎｏｖｅｒｌａｙｓｙｓｔｅｍ）ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｉｃｈｉｓａｆｕｓｉｏｎｏｆｔｈｅＧＰＴ（ｇｌｏｂａｌｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅＵＮＢ３ｍｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅＳａａｓｔａｍｏｉｎｅｎｍｏｄｅｌｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａ－ｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＧＰＴｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｖａｐｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉ－ｍａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＵＭＢ３ｍｍｏｄｅｌａｒｅｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｚｅｎｉｔｈｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＳａａｓｔａｍｏｉｎｅｎｍｏｄｅｌ．Ｔｈｏｕｇｈｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｔｏｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｓ，ｉｔｈａｓａｗｉｄｅｒｓｃｏｐｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｐｒｅｃｉｓｅｌｙｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｐｒｉｏｒｉｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｉｎｔｈｅｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓｗｈｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａａｒｅａｂｓｅｎｔ，ｓｏｉｔｉｓｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＴ（ｇｌｏｂａｌｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）；ＵＮＢ３ｍ（ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｎｅｗｂｒｕｎｓｗｉｃｋ３ｍｏｄｉ－

ｆｉｅｄ）；Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎｍｏｄｅｌ；ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｍｏｄｅｌ　　对流层指的是高度为４０ｋｍ以下的大气底层，因其紧邻地表，大气稠密，所以对流运动在这层大

气中最为显著，是热量传递的主要控制因子

［１］

．电

磁波通过对流层时，传播速度将产生变化，从而产

收稿日期：２０１３－０８－１０．　作者简介：杨徉（１９９１—），男，硕士生；喻国荣（联系人），男，博士，副教授，４７６３１０９３０＠ｑｑ．ｃｏｍ．基金项目：国家自然科学基金资助项目（６５２２００００１３）．

引文格式：杨徉，喻国荣，潘树国，等．一种综合的对流层延迟模型算法［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２０１３，４３（Ｓ２）：４１８

３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１３．Ｓ２．０４３］

４２２．［ｄｏｉ：１０．

增刊（ＩＩ）杨徉，等：一种综合的对流层延迟模型算法４１９

生传播延迟．对流层延迟的９０％是由大气中的干燥气体引起的，称为干分量；剩余１０％是由水汽引起的，称为湿分量．对流层的折射与地面气候、大气压力、湿度和温度变化密切相关，这使得对流层折射比电离层更复杂，对流层折射的影响与信号高度角相关，在天顶方向，其影响为２．５ｍ左右，而当接

［２］

近地平方向时，其影响可达２５ｍ．所以对流层延迟的影响必须予以修正．

国内外的学者在这方面已经做了大量研究，提出了许多的改正模型，并且经过不断的优化，模型的改正效果也越来越好．常用的有Ｈｏｐｆｉｌｅｄ模［３］［４］［５］型、Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型、ＵＮＢ３ｍ模型、

［６］

ＥＧＮＯＳ模型等，不同的模型有其相应的适用性．Ｈｏｐｆｉｅｌｄ和Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型需要测站位置的气象参数，但是一般测站不具备实测气象参数的条件，如果使用标准气象参数替代会降低模型的精度；ＥＧＮＯＳ和ＵＮＢ３ｍ模型的适用范围小，全球范围内的模型精度不均匀．

因此，如何摆脱实测气象参数的条件，扩大模型的适用范围已逐步成为学者的研究热点．毛健［７］

等通过天顶对流层延迟与测站经纬度、高程和年积日的关系分析中，提出了一种基于测站纬度、高程和年积日的全球对流层天顶延迟模型．姚宜斌［８］

等也通过全球天顶对流层延迟格网时间序列研究，提出了基于球谐函数的全球非气象参数对流层天顶延迟改正模型．

本文在对现有模型算法的比较中，提出了一种新的对流层延迟模型算法，该算法在不丢失精度的同时，扩大了模型的适用范围，可应用于ＧＮＳＳ实时定位等领域．

均与天顶方向路径有关”的假设，将大气延迟误差写成天顶延迟改正与映射函数乘积的形式．本方法不仅计算简便，而且很好地解决了ＧＮＳＳ定位中由于解算路径延迟产生的方程秩亏问题．假定测站接收不同倾斜路径上的ＧＮＳＳ信号的对流层延迟是方位对称的，且可以投影到天顶方向上，基于这个假设，倾斜路径上的对流层延迟可表示为天顶方向的干、湿分量和相对应的投影函数：

１　常用的对流层延迟模型介绍

函数模型法是目前处理对流层延迟较为常用的方法，函数模型法基于“任意方向上的路径延迟

ξ［ξξ）］ｍ－｛ξ［ξａｖｇ（Φｉ）＋ａｖｇ（Φｉ＋１）－ａｖｇ（Φａｍｐ（Φｉ）＋ａｍｐ（Φｉ＋１）－

ξ（Φ，ｔ）＝ΔＤｔｒｏｐ＝ΔＤｚ，ｄｒｙＭｄｒｙ（Ｅ）＋ΔＤｚ，ｗｅｔＭｗｅｔ（Ｅ）（１）

式中，ΔＤｔｒｏｐ为视线方向上的对流层延迟值；ΔＤｚ，ｄｒｙ，ΔＤｚ，ｗｅｔ分别为天顶对流层干、湿延迟值；Ｍｄｒｙ（Ｅ），Ｍｗｅｔ（Ｅ）为干、湿延迟对应的投影函数．１．１　Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型

Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型中，将对流层分成两层积分：地表到１２ｋｍ左右高度对流层顶，其气体温度随高程变化的递减率假设为６．５℃／ｋｍ；第二层是从对流层顶到５０ｋｍ左右平流层顶，把大气温度假

［９］

设成常数．

干分量和湿分量天顶延迟值可表示为

ＺＴＤ＝Ｄｚ，ｄｒｙ＋Ｄｗ，ｄｒｙ（２）

－６ｋ１Ｒｄ

Ｄｚ，ｄｒｙ＝１０Ｐ＝０．００２２７７Ｐ

ｇｍ

１２５５＋０．０５ｅＤｚ，ｗｅｔ＝０．００２２７７（３）Ｔ式中，ｅ为水汽压；Ｐ为大气压力；Ｔ为温度．ＺＴＤ为天顶对流层延迟值．１．２　ＵＮＢ３ｍ模型

ＵＮＢ３ｍ模型天顶延迟模型中气象参数值是从海平面处起算，包括大气压Ｐ０（ｍｂａｒ）、温度Ｔ０（Ｋ）、水汽压ｅ０（ｍｂａｒ）、温度变化率β（Ｋ／ｍ）和水汽压变化率λ（ｍｂａｒ／ｍ），这些气象参数以测站处的大地纬度和测量时间为依据，依照按照ＵＭＢ３ｍ对流层天顶方向干、湿延迟的气象参数格网值（表１和表２）进行内插求得，内插公式为

ξ（ｔ－２８）／３６５．２５］　　　　　１５°＜Φ＜７５°ａｍｐ（Φｉ）］ｍ｝ｃｏｓ［２π（４）

ξξ（ｔ－２８）／３６５．２５］　　１５°≤Φ或Φ≥７５°ａｖｇ（Φｉ）－ａｍｐ（Φｉ）ｃｏｓ［２π

－７２

式中，ｍ＝（Φ－Φｉ）／（Φｉ＋１－Φｉ），Φ为测站处的５．６×１０（Ｔ０－２７３．１５）（６）

－５２

大地纬度；Φｉ，Φｉ＋１为与Φ相差最近的格网大地纬　ｅｓ＝０．０１ｅｘｐ（１．２３７８８４７×１０Ｔ０－

－２度；ｔ为年积日；ξ为各参数的内插值．１．９１２１３１６×１０Ｔ０＋３３．９３７１１０４７－－８－２在ＵＮＢ３ｍ模型中，水汽压ｅ０需要通过内插后６．３４３１６４５×１０Ｔ０）（７）

的大气相对湿度ＲＨ转换所得，计算出的水汽压为ＵＮＢ３ｍ模型的干延迟和湿延迟为

ｇ－６ＲＨＲβ１０ＫＲｅ０＝ｅｓｆｗ（５）１βＨ１００Ｄｚ，ｄｒｙ＝Ｐ０１－（８）

Ｔｇ０ｍ－６

ｆｗ＝１．０００６２＋３．１４×１０Ｐ０＋

４２０

１０＝－６

东南大学学报（自然科学版）　　　　　　　　　　　　　第４３卷

λ′ｇ－１

（ＴｍＫ′Ｋ３）Ｒｅ０２＋βＨＲβ１－　Ｄｚ，ｗｅｔ（９）

Ｔ０ｇｍ－βＲＴ０

式中，Ｋ１＝７７．６０Ｋ／ｍｂａｒ，Ｋ′１６．６Ｋ／ｍｂａｒ，Ｋ３＝２＝３７７６００Ｋ／ｍｂａｒ，Ｈ为高程，ｍ；Ｒ＝２８７．０５４

２

Ｊ／（ｋｇ?Ｋ），ｇ＝９．８０６６５ｍ／ｓ，ｇｍ＝９．７８４（１－

－３－７２

２．６６×１０ｃｏｓ（２矱）－２．８×１０Ｈ）ｍ／ｓ，此外

式中，ξ）为各气象参数的年平均值；Δξ（矱）为０（矱

各气象参数的季节变化率；Ｄｍｉｎ为年变化的最小日期（北半球Ｄｍｉｎ＝２８，南半球Ｄｍｉｎ＝２１１）

［６］

．

ξ），Δξ（矱）可由纬度范围内的全球平均海平面０（矱

的各气象参数（见表３和表４）内插所得，内插方法与ＵＮＢ３ｍ的方法类似．

Ｔｍ＝Ｔ１－ｇβＲｍλ′（１０）

λ′＝λ＋１

表１　ＵＮＢ３ｍ模型干延迟气象参数格网值φ／（°）１５３０４５６０７５Ｐ１０１３．２５１０１７．２５１０１５．７５１０１１．７５１０１３．００

０５５５５５Ｔ０２９９．６５２９４．１５２８３．１５２７２．１５２６３．６５ＲＨ７５．０８０．０７６．０７７．５８２．５β／１０－３

６．３０６．０５５．５８５．３９４．５３λ

２．７７３．１５２．５７１．８１１．５５

表２　ＵＮＢ３ｍ模型湿延迟气象参数格网值

φ／（°）

１５３０

４５

６０

７５

Ｐ０．００－３．７５－２．２５－１．７５－０．０５Ｔ０００．００７．００１１．００１５．００１４．５０ＲＨ０．００８．８５７．２４５．３６３．３９β／１０－３

０．０００．２５０．３２０．８１０．６２λ

０．００

０．３３

０．４６

０．７４

０．３０

１．３　ＥＧＮＯＳＥＧＮＯＳ模型也分为干延迟和湿延迟两部分模型

，但映射函数只有一个，所以任意方向上的对流层延迟可以表示为

Ｄｔｒｏｐ＝Ｄｚ，ｄｒｙ＋Ｄｚ，ｗｅｔ（１１）

ＥＧＮＯＳ由平均海平面的天顶延迟计算接收机处的天顶延迟为

βＲｇＤβｚ，ｄｒｙ＝ｚｄｒｙ１－ＴＨ（λ＋ＤＲ１）ｇ－１ｚ，ｗｅｔ＝ｚｗｅｔ１－βＴＨ（１２）

式中，ｚｗｅｔ和ｚｄｒｙ为平均的海平面干延迟和湿延迟．

ｚ１０－６

ｄｒｙ＝ｇＫ１ＲＰｍ

ｚ＝ｇ１０－６

（１３）ｗｅｔＫ２Ｒｅｍ（λ＋１）－βＲＴ式中，Ｋ１＝７７．６０４Ｋ／ｍｂａｒ，Ｋ２＝３８２０００Ｋ／ｍｂａｒ，

ｇｍ＝９．７８４ｍ／ｓ２

，Ｐ为平均海平面气压；ｅ为平均海平面水汽压．

平均海平面的气象参数Ｐ，Ｔ，ｅ，β，λ的计算公式如下：

ξ（矱，Ｄ）＝ξ２π（Ｄ－Ｄｍｉｎ）

０

（矱）－Δξ（矱）ｃｏｓ３６５．２５

（１４）

表３　ＥＧＮＯＳ模型干延迟气象参数年平均值格网值

φ／（°）１５３０４５６０７５Ｐ１０１３．２５１０１７．２５１０１５．７５１０１１．７５１０１３．００

０５５５５５Ｔ２９９．６５２９４．１５２８３．１５２７２．１５２６３．６５ｅ２６．３１２１．７９１１．６８６．７８４．１１β／１０

－３

６．３０６．０５５．５８５．３９４．５３λ

２．７７

３．１５

２．５７

１．８１

１．５５

表４　ＥＧＮＯＳ模型湿延迟气象参数季节变化率格网值

φ／（°）

１５３０４５６０７５Ｐ０．００－３．７５－２．２５－１．７５－０．０５Ｔ０．００７．００１１．００１５．００１４．５０ｅ０．００８．８５７．２４５．３６３．３９β／１０－３

０．０００．２５０．３２０．８１０．６２λ

０．００

０．３３

０．４６

０．７４

０．３０

２　综合对流层延迟模型算法

通过对各种模型的分析，不难发现，如果有测站点比较准确的气象参数，利用Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型等都能对干分量做精度为毫米级的改正．经过文献的查阅，在处理对流层延迟方面，所有ＩＧＳ分析中心都采用了ＧＰＴ（ｇｌｏｂａｌｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）模型

［１０］

．ＧＰＴ模型准确地描述了全球温度的年度

周期变化，更适合在ＧＮＳＳ数据处理中使用．用ＧＰＴ模型能估计出温度和气压２个气象参数，而

ＵＮＢ３ｍ作为模型中精度较高的模型，可以通过ＵＮＢ３ｍ模型估计水汽压．然后将计算得到的温度、气压和水汽压运用到Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型中得到测站天顶对流层延迟．因此综合对流层延迟模型算法的思路如图１所示．

图１　综合对流层延迟模型算法流程

增刊（ＩＩ）杨徉，等：一种综合的对流层延迟模型算法４２１

２．１　ＧＰＴ模型计算测站温度和气压

ＧＰＴ模型的输入值为测站经度、测站纬度、大地高和年积日．ＧＰＴ模型的输出值为温度、气压和高程异常．

首先以９阶９次球谐函数求出测站位置温度与气压的年平均值ａ０、年变化幅度Ａ和高程异常Ｎ．

ａ０９ｎ

　　　Ａ＝∑∑Ｐｎｍ（ｓｉｎφ）?［Ａｎｍｃｏｓ（ｍλ）＋Ｂｎｍｓｉｎ（ｍλ）］（１５）式中，Ｐｎｍ表示勒让德多项式；Ａｎｍ和Ｂｎｍ表示球谐函数的系数，通过ＥＣＭＷＦ中心三年的分析数据和ＥＧＭ９６重力模型数据以最小二乘的方法解算得到；φ和λ表示测站的纬度和经度．然后在年平均值和年变化幅度的基础上，以余弦函数的形式求出具体某一年积日的温度与气压值．

Ｐ０

ｄ－２８２π＝ａ０＋Ａ?ｃｏｓ（１６）３６５．２５Ｔ０式中，Ｐ０和Ｔ０表示平均海平面的温度与气压值；ｄ

表示年积日．最后根据测站高程进行梯度改正．

５．２２５

Ｐ＝Ｐ０［１－０．０００２２６（ＨＥ－Ｎ）］

（１７）

Ｔ＝Ｔ０－０．００６５（ＨＥ－Ｎ）

式中，Ｐ和Ｔ表示测站位置的温度与气压值；ＨＥ－Ｎ表示测站高于海平面的高度，即测站的正常高．２．２　ＵＮＢ３ｍ模型计算测站的水汽压

参照２．２中式（４），通过测站的纬度和年积

Ｎ

ｎ＝０ｍ＝０

日，内插得到ＵＮＢ３ｍ模型天顶方向干、湿延迟的

气象参数格网值，然后依据式（５）求解得测站水汽压ｅ．２．３　Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型

将ＧＰＴ模型计算得到的测站温度和气压，ＵＮＢ３ｍ模型计算得到的水汽压值ｅ，代入式（２）、（３）即可得到测站天顶方向延迟值．

３　数据分析

采用一组采样自２０１１年１２月２９日２４小时的测站ＢＴＬＵ的原始ＲＥＮＩＸ数据，考虑到卫星的可视性，选取一天中的２个时段（０２：００—０４：００和１４：００—１６：００），采样率为１ｓ．采用前文介绍的方法，分别利用Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型、ＵＮＢ３ｍ模型、ＥＧＮＯＳ模型及本文提出的模型算法求解得到天顶

［１１１２］方向对流层延迟值，然后统一利用Ｎｅｉｌｌ模型

进行视线方向上的投影，计算测站视线上的对流层延迟值进行比较．得到图２和图３．从图像的对比，可以发现：

１）综合模型算法与现有的主要对流层模型相比，在数值上无明显的偏差，并且在趋势上无较大差异，说明综合模型算法本身具有一定的适用性．

２）综合模型算法得到的对流层延迟的值为ＥＧＮＯＳ和ＵＮＢ３ｍ模型之间，延迟值随着高度角变化的趋势去其他模型近似，模型精度相仿．

３）综合模型算法同样无需利用实测气象数据得到对流层延迟值，计算方便．

图２　２：００—４：００模型估计对流层延迟随高度角变化图

图３　１４：００—１６：００模型估计对流层延迟随高度角变化图

４２２东南大学学报（自然科学版）　　　　　　　　　　　　　第４３卷

３４．

［５］ＬｅａｎｄｒｏＲＦ，ＳａｎｔｏＭＣ，ＬａｎｇｌｙＲＢ．ＵＮＢｎｅｕｔｒａｌａｔ－

ｍｏｓｐｈｅｒｅｍｏｄｅｌ：ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＯＮＮＴＭ２００６Ｃ．Ｍｏｎｔｅｒｅｙ，ＵＳＡ，２００６：５６４５７３．

［６］刘靖晔，宋元明，胡加星．ＥＧＮＯＳ对流层延迟改正模

型及其精度分析［Ｊ］．地理空间信息，２０１１，９（２）：９６９８．ＬｉｕＪｉｎｙｅ，ＳｏｎｇＹｕａｎｍｉｎｇ，ＨｕＪｉａｘｉｎｇ．ＥＧＮＯＳｔｒｏｐｏ－ｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓａｃｃｕｒａｃｙａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，２０１１，９（２）：９６９８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［７］毛健，朱长青，郭继发．一种新的全球对流层天顶延迟

４　结论

１）受对流层湿延迟和水平梯度延迟等复杂情

况影响，经验模型计算对流层延迟无法做到非常精确，并且经典模型计算天顶对流层延迟的值非常接近．ＧＰＴ／ＵＮＢ３ｍ融合Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型的对流层延迟综合模型算法有效保证了对流层延迟模型的精度，扩大了适用范围，计算过程中不再使用标准气象参数，充分体现了对流层延迟的时空变化特性．

２）本文提出的全球对流层延迟改正模型相比于北美ＵＮＢ３ｍ模型和欧洲ＥＧＮＯＳ模型，提升了对流层延迟模型改正算法的普适性．在ＧＮＳＳ数据处理精度要求不是很高，但实时性要求很高的情况下，将模型值作为对流层延迟值参与计算，可以减少待估参数的个数，提高算法效率．因此，ＧＰＴ／ＵＮＢ３ｍ融合Ｓａａｓｔａｍｏｉｎｅｎ模型的对流层延迟综合模型算法具有实际应用价值．

３）模型的适用性需要通过更多的数据进行模验证、模型适用全球区域范围，这些问题是需要进一步的研究和分析．

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）

［１］欧吉坤．ＧＰＳ测量的中性大气折射改正的研究［Ｊ］．

测绘学报，１９９８（１）：３１３６．

ＯｕＪｉｋｕｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｎｅｕｔｒａｌａｔ－ｍｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｉｎＧＰＳｓｕｒｖｅｙｉｎｇ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｄａｅｔｉｃａｅｔＣａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃＳｉｎｉｃａ，１９９８（１）：３１３６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］杨力．大气对ＧＰＳ测量影响的理论与研究［Ｄ］．河

南：解放军信息工程大学测绘学院，２００１．［３］ＨｏｐｆｉｅｌｄＨＳ．Ｔｗｏ－ｑｕａｒｔｉｃｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｒｅｆｒａｃｔｉｖｉｔｙｐｒｏ－

ｆｉｌｅｆｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｄａｔａ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉ－ｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，１９６９，７４（１８）：４４８７４４９９．［４］ＳａａｓｔａｍｏｉｎｅｎＪ．Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒ－

ｉｃｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＢｕｌｌｅｔｉｎＧｅｏｄｅｓｉｑｕｅ，１９７３，１０７（１）：１３

模型［Ｊ］．武汉大学学报：信息科学版，２０１３，３８（６）：６８４６８８．

ＭａｏＪｉａｎ，ＺｈｕＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＧｕｏＪｉｆａ．Ａｎｅｗｇｌｏｂａｌｚｅｎｉｔｈｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３，３８（６）：６８４６８８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）

［８］姚宜斌，何畅勇，张豹，等．一种新的全球对流层天顶

延迟模型ＧＺＴＤ［Ｊ］．地球物理学报，２０１３，５６（７）：２２１８２２２７．

ＹａｏＹｉｂｉｎ，ＨｅＣｈａｎｇｙｏｎｇ，ＺｈａｎｇＢａｏ，ｅｔａｌ．ＡｎｅｗｇｌｏｂａｌｚｅｎｉｔｈｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｌａｙｍｏｄｅｌＧＺＴＤ［Ｊ］．Ｃｈｉ－ｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，２０１３，５６（７）：２２１８２２２７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）

［９］殷海涛．基于参考站网络的区域对流层４Ｄ建模理

论、方法及应用研究［Ｄ］．成都：西南交通大学土木工程学院，２００６．

［１０］ＢｏｅｈｍＪ，ＨｅｉｎｋｅｌｍａｎｎＲ，ＳｃｈｕｈＨ．Ｓｈｏｒｔｎｏｔｅ：ａ

ｇｌｏｂａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｏｒｇｅｏｄｅｔｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙ，２００７，８１（１０）：６７９６８３．［１１］ＮｉｅｌｌＡＥ．Ｇｌｏｂａｌｍａｐｐｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒ－

ｉｃｄｅｌａｙａｔｒａｄｉｏｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉ－ｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，１９９６，１０１（Ｂ２）：３２２７３２４６．

［１２］胡伍生．ＧＰＳ精密高程测量理论与方法及其应用研

究［Ｄ］．南京：河海大学水电学院，２００１．

一种综合的对流层延迟模型算法

作者：作者单位：

杨徉， 喻国荣， 潘树国， 陈伟荣， 汪登辉， Yang Yang， Yu Guorong， Pan Shuguo， Chen Weirong， Wang Denghui

杨徉,喻国荣,陈伟荣,汪登辉,Yang Yang,Yu Guorong,Chen Weirong,Wang Denghui(东南大学交通学院,南京,210096)， 潘树国,Pan Shuguo(东南大学仪器科学与工程学院,南京,210096)

东南大学学报（自然科学版）

Journal of Southeast University (Natural Science Edition)2013(z2)

刊名：英文刊名：年，卷(期)：

参考文献(12条)

1.欧吉坤 GPS测量的中性大气折射改正的研究[期刊论文]-{H}测绘学报 1998(1)2.杨力 大气对GPS测量影响的理论与研究[学位论文] 2001

3.Hopfield H S Two-quartic tropospheric refractivity pro-file for correction satellite data1969(18)

4.Saastamoinen J Contribution to the theory of atmospher-ic refraction 1973(1)

5.Leandro R F;Santo M C;Langly R B UNB neutral at-mosphere model:development and performance 20066.刘靖晔;宋元明;胡加星 EGNOS对流层延迟改正模型及其精度分析[期刊论文]-{H}地理空间信息 2011(2)7.毛健;朱长青;郭继发 一种新的全球对流层天顶延迟模型[期刊论文]-武汉大学学报(信息科学版) 2013(6)8.姚宜斌;何畅勇;张豹 一种新的全球对流层天顶延迟模型 GZTD 2013(7)

9.殷海涛 基于参考站网络的区域对流层4D建模理论、方法及应用研究[学位论文] 2006

10.Boehm J;Heinkelmann R;Schuh H Short note:a global model of pressure and temperature forgeodetic applications 2007(10)

11.Niell A E Global mapping functions for the atmospher-ic delay at radio wavelengths 1996(B2)12.胡伍生 GPS精密高程测量理论与方法及其应用研究[学位论文] 2001

引用本文格式：杨徉.喻国荣.潘树国.陈伟荣.汪登辉.Yang Yang.Yu Guorong.Pan Shuguo.Chen Weirong.WangDenghui 一种综合的对流层延迟模型算法[期刊论文]-东南大学学报（自然科学版） 2013(z2)

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库一种综合的对流层延迟模型算法在线全文阅读。