对流层延迟估计对山地短基线处理的影响

陈龙

摘要：分别采用3种不同的方案，在某山地分别选取距离较近、长度基本相同的两组基线进行了为期16天的观测，其中一组高差约为50米，另一组高差约为315米，然后采用GAMIT进行处理。结果表明：在高差较大的山地短基线处理中，仅仅通过模型加双差改正并不能很好的消除对流层延迟的影响，尤其是对高程方向的影响比较大，有时甚至达到2-3个厘米。所以在高差较大的山区短基线处理中，必须添加对流层延迟估计，对模型改正的残差进行估计。通过与高差较小的短基线对比表明，在山地短基线处理中，高差是影响对流层延迟的主要因素。

关键词：对流层延迟估计；山地；短基线；GAMIT

对流层延迟通常是泛指电磁波信号在通过高度在50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟。中性大气层包括对流层和平流层，由于折射的80%发生在对流层，所以通常叫做对流层延迟。对流层大气对于直至大约15GHZ的射电频率呈中性，信号传播产生非色散延迟，使电磁波传播路径比几何距离长。对流层延迟与卫星的高度角有关，随着高度角的降低，GPS信号穿越对流层大气的路径长度增加，延迟逐渐增大。标准大气条件下，在中纬度参考海平面，天顶方向的对流层延迟引入的距离误差约为2.3m，高度角为15°时，对流层延迟可达25m。对流层延迟是影响GPS定位的主要误差源之一，它分为由干燥大气引起的干延迟和由水汽引起的湿延迟两部分。

在GPS短基线解算中，一般是通过双差改正来消除或削弱大部分的误差影响，。但是由于在山地，高差较大，大气层厚度差异、复杂的气象条件与山区星座在时间上的分布不均等因素的影响，造成基线两端即使距离较近，但是对流层延迟残差却相差比较大，对短基线精度造成较大的影响。因此在山区短基线处理中，需要添加对流层延迟估计；在GAMIT软件中，可以方便的对对流层延迟估计进行设计，这样就为本文的研究提供了条件。

1对流层延迟估计

对流层延迟由两部分组成，以天顶距与映射函数相乘的方式来表示。映射函数是卫星高度角的函数，相当于把传播路径与天顶距关联起来，对延迟进行改正，任意方向的对流层延迟与天顶距延迟相关。