基于RTKLIB与在线解算系统的PPP-ZTD精度分析及多因子分季节可降水量转换模型研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 研究意义大气中的水汽含量是气象预报的关键参数之一，对于水平尺度小于100km、生命史只有几小时的暴雨、雷雨和龙卷风等中小尺度灾害性天气，快速实时的水汽变化监测对提高短期降水预报精度有重要意义。利用RTKLIB、CSRS-PPP、MagicGNSS和CGline软件的PPP单点定位模块分析观测数据，并与IGS提供的数据比较，进行ZTD精度分析，高精度的ZTD对研究大气可降水量具有重要意义，构建多因子分季节可降水量模型，进而提高降水预报精度有重要意义。1.2 研究目的为研究测站地理位置及季节变化对定位结果产生的影响，选取IGS站不同地理位置及季节的观测数据，使用RTKLIB的PPP static模块进行精密单点定位，计算出ZTD，利用RTKLIB-ZTD与IGS-ZTD进行ZTD精度分析；同时利用3种在线PPP服务CSRS-PPP、MagicGNSS和CGline解算ZTD，与IGS-ZTD进行ZTD精度分析；最后对4种软件进行性能评估，分析4种软件解算精度。通过研究ZTD的精度，构建多因子分季节PWV模型，更好地为提高大气可降水量模型精度服务。1.3 研究现状精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP）具有单台接收机实现高精度定位、定位不受作用距离限制、作业机动灵活、成本低效率高、应用广泛等优点，越来越受到人们的重视。Mendez Astudillo Jorge[1]等选取北半球、赤道附近、南半球的IGS站点，对基于PPP的ZTD与IGS-ZTD的精度进行比较，分析出不同地理位置、温度等对ZTD精度的影响；张建龙，徐爱功[2]等介绍了精密单点定位的基本原理，及利用RTKLIB软件进行静态精密单点定位数据处理流程；赵大力，李亚博[3]利用RTKLIB进行PPP解算，研究表明利用RTKLIB解算静态PPP，可使定位精度达到厘米级，满足预期解算精度；刘小明，任雅奇[4]等从IGS基准站空间分布、数量多少及观测时间长短对解算精度的影响进行分析，分析出IGS基准站的选取要综合考虑观测时间长，良好的几何分布，南北半球分布基本对称，且距离测区较近等因素；潘军道，韦照川，杨柯[5]对卫星钟差与星历误差，卫星天线相位中心偏差，地球自转引起的距离误差等作了分析，并且给出了处理方法和数学模型，实现了观测期间数据的定位解算；何 帆，高成发[6]等研究利用不同产品提供的卫星坐标和卫星钟差进行PPP解算比较分析最终定位结果的稳定性和收敛速度；朱永兴，冯来平[7]等基于国内布站定轨的北斗卫星精密轨道和钟差精度研究了北斗区域导航系统静态、动态精密单点定位精度，并与GPS定位结果进行比较；汪洋[8]分别利用BERNESE5.2和RTKLIB软件解算BJFS和天津CORS站观测数据，并对解算结果进行比较，分析出PPP定位精度取决于观测数据质量以及获取的GPS卫星轨道、卫星钟差、误差改正模型等是否精确；王朝阳，卢勇夺[9]等利用长城站、中山站及周边13个IGS站2018年的观测数据,分析不同卫星截止高度角、对流层映射函数和全球海潮模型对GNSS坐标精度的影响；张宁宁等[10]利用2016年新疆URUM站的GPS获取PWV和无线电探空站探测的PWV进行比较，二者相关系数达0.976，分析出GPS数据反演大气PWV的可行性，并指出新疆地区大气PWV不仅受海拔高度及地理纬度影响，同时与季节变换有关；于胜杰等[11]通过对2003—2005年北京、武汉、乌鲁木齐、昆明、拉萨5个测站的ZTD和PWV进行相关性分析，建立了ZTD直接转换PWV模型。

2. 研究内容和预期目标

3. 研究的方法与步骤

为研究测站时空条件对定位结果产生的影响，选取不同地理位置及季节的IGS站数据，利用PPP技术对RTKLIB、CSRS-PPP、MagicGNSS和CGline4种不同软件解算ZTD，与IGS-ZTD进行ZTD精度对比分析；同时，将同一软件得到的所有结果进行分组，比较每个软件的解算质量；最后，利用PPP-ZTD和其他气象参数，最终得到PWV，为天气预报提供一种新的参考指标参数，进一步提高天气预报精度。

4. 参考文献

[1]mendez astudillojorge, lau lawrence, tang yu-ting, et al. analysing the zenith troposphericdelay estimates in on-line precise point positioning (ppp) services and pppsoftware packages..2018, 18(2)

[2]张建龙,徐爱功,张兆南,吴探诗,李国明.rtklib软件静态精密单点定位精度测试与分析[j].全球定位系统,2014,39(01):37-41.

[3]赵大力,李亚博.基于rtklib的精密单点定位精度分析[j].测绘与空间地理信息,2019,42(08):52-53 58 62.

5. 计划与进度安排

(1) 2022.1—2022.2（研究前期）：收集文献、资料查阅、与老师探讨相关技术、了解该项目国内外的研究现状和发展趋势、进行项目的可行性分析、整理相关材料、编写研究提纲；

(2) 2022.3—2022.4（研究中期）：利用rtklib、csrs-ppp、magicgnss和cgline计算不同时空条件下的ztd，进行精度分析，然后综合分析4种软件使用性能；