ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. №11
Оглавление выпуска

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.2

УДК: 538.566

ЗЕНИТНАЯ ТРОПОСФЕРНАЯ ЗАДЕРЖКА ПО ДАННЫМ GPS НАБЛЮДЕНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ РАДИОМЕТРОМ ВОДЯНОГО ПАРА В ПУНКТЕ BADG (БАДАРЫ, РЕСПУБЛИКА БУРЯТИЯ)

М. Г. Дембелов

Институт физического материаловедения СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Статья поступила в редакцию 31 ноября 2021 г.

Аннотация. Выполнено сравнение значений полной зенитной тропосферной задержки (ZTD), выявленных по данным наблюдений спутниковой навигационной системы GPS и измерений микроволновым радиометром водяного пара (МРВП) в пункте постоянных измерений BADG, расположенного на территории обсерватории Института прикладной астрономии РАН «Бадары». GPS антенна, прибор МРВП и метеостанция расположены в непосредственной близости друг от друга. Это значительно повлияло на точность обработанных данных. Отличия значений полной зенитной тропосферной задержки, полученных по GPS наблюдениям и измерениям микроволновым радиометром водяного пара, проанализированы с точки зрения средних и стандартных отклонений и коэффициента взаимной корреляции. Сравнение результатов за 2020 г. показало очень хорошее согласие. В летнее время среднее отклонение разницы данных ZTD по GPS и МРВП наблюдениям составило около 0,63% от среднего летнего значения ZTD, коэффициент взаимной корреляции между данными cоставил К = 0,85. В зимнее время среднее отклонение разницы составило около 0,21% от среднего зимнего значения ZTD, коэффициент взаимной корреляции между данными cоставил К = 0,93. Показана высокая степень достоверности данных по ZTD и влагосодержанию тропосферы, полученных методом постоянных GPS измерений.

Ключевые слова: GPS измерения, тропосферная задержка, радиометр водяного пара, влагосодержание тропосферы

Abstract. A comparison was carried out of the values of the total zenith tropospheric delay (ZTD) revealed from the observations of the GPS satellite navigation system and measurements by a microwave radiometer of water vapor (MRWV) at the BADG permanent measurement point located on the territory of the “Badary” Observatory of the Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences. GPS antenna, MRWV device and meteorological station are located in close proximity to each other. This significantly affected the accuracy of the processed data. The differences in the values of the total zenith tropospheric delay obtained from GPS observations and measurements with a microwave radiometer of water vapor are analyzed in terms of mean and standard deviations and the coefficient of cross-correlation. Comparison of the results for 2020 year showed very good agreement. In summer, the BIAS of the difference between the ZTD data from GPS and MRWV observations is about 0.63% of the average summer ZTD value, the cross-correlation coefficient between the data is K = 0.85. In winter, the BIAS of the difference was about 0.21% of the average winter value of ZTD, the cross-correlation coefficient between the data is about K = 0.93. A high degree of reliability of data on ZTD and tropospheric moisture content obtained by continuous GPS measurements is shown.

Key words: GPS measurements, tropospheric delay, microwave water vapor radiometer, tropospheric moisture content

Литература

1. Herring T.A. Geodesy by radiointerferometry: The application of Kalman ﬁltering to the analysis of VLBI data. Journal of Geophysical Research. 1990. V.95. P.12561–12581.

2. Bevis M., Businger S., Herring T.A., Rocken C., Anthes A., Ware R. GPS meteorology: Remote sensing of atmospheric water vapor using the global positioning system. Journal of Geophysical Research. 1992. V.97. P.15787–15801.

3. Saastamoinen J. Atmospheric correction for the troposphere and stratosphere in radio ranging of satellite. International Symposium on the Use of Artificial Satellite. Washington. 1971. P.247–251.

4. Zhang F., Jean-Pierre Barriot G.X., Hopuare M. Modeling the slant wet delays from one GPS receiver as a series expansion with respect to time and space: Theory and an example of application for the Tahiti Island. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2020. V.58. P.7520–7532. https://doi.org/10.1109/TGRS.2020.2975458

5. Haase J., Ge M., Vendel H. Calais E. Accuracy and variability of GPS tropospheric delay measurements of water vapor in the western Mediterranean. Journal of Applied Meteorology. 2003. V.42. P.1547-1548. https://doi.org/10.1175/1520-0450(2003)042

6. Kaplan E., Hegarty C. Understanding GPS: principles and applications. Boston/London. Artech house. 2005. 723 p.

7. Куницын В. Е., Нестеров И.А., Терешин Н.А. Анализ влагосодержания атмосферы по данным приемников GPS. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. № 6. http://jre.cplire.ru/jre/jun15/12/text.pdf

8. Ashby N. Relativity in the global positioning system. Living Review in Relativity. 2003. V.6. No.1. P.1-42. https://doi.org/10.12942/lrr-2003-1

9. Niell A.E. Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wave lengths. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1996. V.101, No.B2. P.3227-3246.

10. King R.W., Bock Y. Documentation for the GAMIT GPS software analysis version 9.9. Cambridge. Massachusetts Institute of Technologies. 1999.

11. Саньков В.А., Лухнев А.В., Мирошниченко А.И., Леви К.Г., Ашурков С.В., Башкуев Ю.Б., Дембелов М.Г., Кале Э., Девершер Ж., Верноль М., Бехтур Б., Амаржаргал Ш. Современные движения земной коры монголо-сибирского региона по данным GPS-геодезии. Доклады Академии наук. 2003. Т.392. №6. С.792-795.

12. Быков В.Ю., Ильин Г.Н., Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Результаты микроволнового эксперимента: перспективы радиометра водяного пара. Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2019. №670. С.150-153.

13. Lukhneva O.F., Dembelov M.G., Lukhnev A.V., The determination of atmospheric water content by the meteorological and GPS data. Geodynamics and tectonophysics. 2016. V.7. No 4. P.545-553. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-4-0222

14. Дембелов М.Г., Башкуев Ю.Б., Лухнев А.В., Лухнева О.Ф., Саньков В.А. Диагностика содержания атмосферного водяного пара по данным GPS-измерений. Оптика атмосферы и океана. 2015. Т.28. №2. С.172-177. https://doi.org/10.1134/S1024856015040053

15. Кашкин В.Б., Владимиров В.М., Клыков А.О. Зенитная тропосферная задержка сигналов ГЛОНАСС/GPS по спутниковым данным ATOVS. Оптика атмосферы и океана. 2014. Т.27. № 7. С.615-621. https://doi.org/10.1134/S1024856015010066

Для цитирования:

Дембелов М.Г. Зенитная тропосферная задержка по данным GPS наблюдений и измерений радиометром водяного пара в пункте Badg (Бадары, Республика Бурятия). Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.2