對流層幾種改正模型分析及在LGO和Pinnacle中的應用①

周 適

（中鐵二局集團公司測量中心，四川 成都610031）

0 引 言

對流層指從地面以上40km的范圍，大氣層中質量的99%都集中在對流層。對流層延遲指GPS電磁波在穿過對流層時，其速度會隨著溫度、壓力和相對濕度的變化而變化，從而引起信號延遲。因而，必須引入對流層模型對信號延遲的部分進行改正。對流層延遲可分為兩部分：干分量引起的干延遲和濕分量引起的濕延遲。干分量占總延遲90%左右，通過流體靜力學建模可比較精確的預測，而濕延遲是由水汽引起的，由于在大氣中分布的不確定性而只能通過非流體靜力學來建模，所以較難預測。幾種經典而常用的對流層改正模型都是通過這兩部分計算。GPS基線解算軟件有代表性的可解雙頻雙星的兩款軟件：徠卡的LGO和拓普康的Pinnacle軟件。LGO提供的對流層改正模型有以下六種：1）Hopfield模型；2）簡化的Hopfield模型；3）Saastamoinen模型；4）Essen和Froome模型；5）無對流層模型；6）計算模型；Pinnacle提供的對流層改正模型有以下五種：1）無模型；2）Goad－Goodman模型；3）Niell模型（1996）；4）Niell模型（2005）；5）UNBabac模型（2003）。其中，Pinnacle中 最 常 用 的 Goad－Goodman模 型（1974）和改進的Hopfield模型一致。在分析各種對流層改正模型之前，先分析對流層延遲在GPS定位原理的差分觀測方程中的影響。

1 差分定位中對流層的影響

GPS載波相位差分可按測站、衛星和觀測歷元來產生。根據差分的次數可分為一次差，二次差和三次差。對于同一個測站，星際一次差分（在不同的衛星之間求差），測站上空的氣象條件和電子密度相似，但不同衛星之間相隔較遠，對流層折射的影響因為不同衛星到測站的高度角和方位角不同，一次差分時只能抵消一部分，星際一次差分觀測方程中仍然帶有對流層延遲誤差。……