GNSS/MODIS信号紧耦合水汽层析算法

• Published in: Ce hui xue bao Vol. 50; no. 4; pp. 496 - 508
• Main Authors: 张文渊, 张书毕, 郑南山, 丁楠, 刘鑫, 马朋序
• Format: Journal Article
• Language: Chinese; English
• Published: Beijing Surveying and Mapping Press 01.04.2021; 中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室,江苏 徐州 221116; 中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116%江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院,江苏 徐州 221116
• Subjects: Algorithms; Atmospheric water; Global navigation satellite system; Image reconstruction; Mean square errors; MODIS; Radiosondes; Remote sensing; Root-mean-square errors; Spectroradiometers; Temporal resolution; Tomography; Water vapor; GNSS水汽层析; 体素节点模型; 探空站; Kriging插值; MODIS PWV
• ISSN: 1001-1595; 1001-1595
• DOI: 10.11947/j.AGCS.2021.20200222

GNSS水汽层析技术凭借高精度、高时空分辨率及全天候监测等优点，已成为探测大气水汽最具潜力的技术之一。目前，融合多源大气遥感数据逐步成为弥补传统层析模型GNSS信号几何缺陷的研究热点。本文利用Terra卫星上的中分辨率成像光谱仪（moderate resolution imaging spectroradiometer，MODIS）提供的观测数据，首先分析了传统体素模型融合MODIS信号的不足；然后提出了基于体素节点模型的GNSS/MODIS信号紧耦合水汽层析算法，该算法将高分辨率MODIS PWV以三维信号的形式引入层析模型中；最后利用2016年7月徐州地区的15幅MODIS影像及同步GNSS数据对3种模型的层析结果质量进行了评估。试验结果表明：利用本文所提出的紧耦合算法，层析模型的平均有效观测信号数量提高了34.15%，层析结果平均RMSE（root mean square error）值降低了25.10%。此外，以邻近时刻探空站数据作为参考值，发现0~2 km的近地层，紧耦合算法的层析结果明显优于传统算法，这表明融合MODIS观测信号可改善近地层三维水汽场的重构质量。