雾霾与GPS对流层天顶延迟相关性探究.pdf

《雾霾与GPS对流层天顶延迟相关性探究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第４２卷第５期武汉大学学报·信息科学版Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．５２０１７年５月ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１７ＤＯＩ：１０．１３２０３／ｊ．ｗｈｕｇｉｓ２０１４０６９３文章编号：１６７１－８８６０（２０１７）０５－０６０９－０７雾霾与ＧＰＳ对流层天顶延迟相关性探究潘文超１１１２郝金明张辉杨勇１信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南郑州，４５００００２９５９５６部队，陕西西安，７１００６１摘要：利用国际ＧＮＳＳ服务（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧＮＳＳＳｅｒｖｉｃｅ，

2、ＩＧＳ）提供的对流层天顶延迟（ｚｅｎｉｔｈｐａｔｈｄｅｌａｙ，ＺＰＤ）产品，研究其与雾霾的相关性，并探究了造成雾霾的“元凶”———悬浮颗粒物与气压、温度和湿度的变化关系。首先，研究了中国境内４个ＩＧＳ站３０ｄ的日平均ＺＰＤ与量化评定雾霾的空气质量指数（ａｉｒｑｕａｌｉｔｙｉｎ－ｄｅｘ，ＡＱＩ）的变化趋势，发现二者基本同步增大（减小）。内陆３个站点的相关系数绝对值均大于０．５，说明ＺＰＤ与表征雾霾的ＡＱＩ有着较强的相关关系，雾霾对对流层延迟产生影响。其次，对１ｈ采样率的北京房山空气质量分指数（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌａｉｒｑｕａｌｉｔｙｉｎ

3、ｄｅｘ，ＩＡＱＩ）与ＺＰＤ进行分析，二者的变化趋势基本一致，其中ＰＭ２．５、ＰＭ１０、ＡＱＩ与ＺＰＤ的相关系数分别为０．５０４２、０．５３９１和０．５５５４。同时，当ＡＱＩ达到３００以上重度污染时，会对ＺＰＤ产生５ｃｍ以上差值的显著影响。最后，利用ＩＧＳ的Ｍ文件探究了北京房山各ＩＡＱＩ与气压、温度、湿度２４ｈ变化，一天中ＩＡＱＩ、气压、湿度均呈“Ｕ”变化趋势，而温度则呈现倒“Ｕ”变化，说明雾霾的形成与气压、温度、湿度相关，并利用逐步线性回归给出了概略模型。关键词：雾霾；空气质量指数；全球定位系统；对流层天顶延迟；线性回归中图法分类号：

4、Ｐ２２８文献标志码：Ａ大气质量的３／４都集中在对流层，对流层是者可能存在的相关性。同时，ＧＰＳ对流层延迟除多种气体（氮、氧、二氧化碳等）与水蒸气的混合了包含水汽、温度等气象信息外，也必然包含大气体，包含了大气中９９％的水汽，主要的天气现象中各物质的浓度信息，因此很有必要对这部分信［１－２］大都发生在对流层底部。卫星导航定位的对息进行挖掘研究。本文利用国际ＧＮＳＳ服务流层延迟通常是泛指电磁波信号在通过高度在（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧＮＳＳＳｅｒｖｉｃｅ，ＩＧＳ）网站提供的测［７］５０ｋｍ以下的未被电离的中性大气层时所产生的站高精度对

5、流层天顶延迟产品和国家环保部官［３］信号延迟。对流层总延迟量的９０％是由于大网提供的城市空气质量数据，探究二者的相关性、气干成分折射影响的，剩余１０％是由大气中的水变化特征以及影响因素，为进一步研究利用ＧＰＳ汽引起的。近代以来的人类生产和工业活动更是对流层延迟产品进行高时间分辨率的空气质量监［４］测和预报，以及雾霾反演奠定基础。直接影响了大气的成分。而倍受关注的雾霾正是由于汽车尾气、工业排放、建筑扬尘和取暖燃煤［５］废气等人类活动所造成的大气成分的变化。１空气质量指数和天顶延迟通常，雾霾及各种大气污染物主要集中于１～２ｋｍ以下的近地大

6、气，而影响ＧＰＳ精密定位１．１雾霾和空气质量指数和数据处理的主要误差源之一的对流层延迟的主雾霾是雾和霾的统称。国家气象局将雾定义要部分也分布在近地面大气，二者必然存在某种为大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能程度的相关性。文献［６］利用北京市ＧＰＳ连续观见度小于１．０ｋｍ；霾定义为大量极细微的干尘粒测网数据研究指出，当雾霾发生时，对流层天顶延等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于１０．０［８］迟（ｚｅｎｉｔｈｐａｔｈｄｅｌａｙ，ＺＰＤ）上升；雾霾持续时，ｋｍ的空气普遍混浊现象。雾霾天气是一种大ＺＰＤ在峰值徘徊；雾霾结束后，ＺＰＤ则

7、随之下降。气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒污染物含因此，在排除降雨影响后，可利用干净数据分析二量超标的笼统表示，其中ＰＭ２．５（空气动力学当收稿日期：２０１５－０３－０４第一作者：潘文超，硕士，主要从事卫星导航方面的研究。ｙｗｓｙ２００８００３＠ｙｅａｈ．ｎｅｔ６１０武汉大学学报·信息科学版２０１７年５月量直径小于或等于２．５μｍ的颗粒物）被认为是空气质量分指数。本文研究的ＩＡＱＩ主要是指［９］造成雾霾天气“元凶”。雾霾天气对交通运输、ＰＭ２．５和ＰＭ１０。农作物生长、供电系统和人体健康造成较大危１．２天顶延迟［１０－１１］害。对流

8、层延迟是影响ＧＮＳＳ导航定位精度的雾霾的成因有三个。第一个原因是大气在水主要因素之一。大气折射延迟主要表现在两个方平方向上的静风运动变多，妨碍了大气污染物的面：（１）大气折射使电磁波的路径发生弯曲，使传扩散，使其在城区和