GNSS近地空间环境学 姚宜斌 等 著

图书标准信息

• 作者 张强
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2024-06
• 版次 1
• ISBN 9787030785183
• 定价 249.00元
• 装帧 其他
• 开本 其他
• 页数 276页
• 字数 400千字

【内容简介】

GNSS技术已成为近地空间环境监测的关键技术之一，并且其应用创新依然呈现出日新月异的态势。GNSS技术变革了原有的地表和大气监测方法，并且与大气科学、水文学和海洋学深度交叉融合，已成为这些学科发展的新动力。已有的GNSS气象学已不能充分涵盖GNSS领域的应用创新，亟需对近期新进展进行总结、梳理和整合，形成一门全新的学科。在这种背景下，笔者结合自身的科研积累、理论创新和相关领域的近期新成果提出了GNSS近地空间环境学的概念，其内涵包括GNSS导航、定位、授时，GNSS气象学和GNSS反射测量学，研究对象包含了从地表到高层大气的广大空间里的诸多要素(如土壤湿度、植被覆盖、地表形变、雪深、冰厚、水面高程、海浪、潮汐、水汽、电离层电子含量等)，研究目的是监测并理解地表及大气中相关要素的变化，为相关学科的研究提供丰富的观测数据。

【目录】

目录
第1章 绪论1
1.1 概述1
1.2 地球大气层2
1.3 地球表面6
1.4 近地空间环境监测7
1.4.1 大气和地表观测手段7
1.4.2 GNSS近地空间环境学的形成与发展11
第2章 GNSS定位模型及大气延迟估计12
2.1 单点定位模型12
2.2 精密单点定位模型12
2.2.1 IF-PPP模型13
2.2.2 UU-PPP模型14
2.2.3 IC-PPP模型14
2.2.4 UofC模型14
2.2.5 PPP随机模型15
2.3 相对定位模型15
2.3.1 GNSS单差观测方程16
2.3.2 GNSS双差观测方程17
2.3.3 中长基线模糊度解算17
2.4 GNSS大气延迟参数估计19
2.4.1 基于实测数据的TEC估计20
2.4.2 基于GIM模型的STEC估计22
2.4.3 基于实时模型的TEC估计23
2.4.4 对流层延迟估计24
第3章 GNSS对流层关键参量建模26
3.1 概述26
3.1.1 对流层延迟26
3.1.2 大气加权平均温度建模30
3.2 地基GNSS水汽探测的基本原理32
3.3 对流层延迟建模方法34
3.3.1 基于气象参数的对流层延迟模型34
3.3.2 无需气象参数的对流层延迟模型35
3.3.3 两种对流层延迟模型的比较36
3.4 加权平均温度模型41
3.4.1 无需气象参数的加权平均温度模型42
3.4.2 气象参数驱动的高精度加权平均温度模型49
3.5 基于大气预报资料的ZHD、ZWD和Tm模型58
第4章 GNSS三维水汽监测63
4.1 概述63
4.2 GNSS水汽层析的基本原理64
4.3 SWD的恢复65
4.4 层析方程组的构建66
4.5 GNSS水汽层析常规方法67
4.5.1 附加约束的层析方程67
4.5.2 GNSS水汽层析方程的解69
4.6 GNSS水汽层析的迭代重构算法69
4.7 GNSS水汽层析优化策略70
4.7.1 层析网格划分优化70
4.7.2 侧面穿过射线的引入71
4.7.3 地表气象观测数据的引入72
4.7.4 优选的反演算法73
4.8 GNSS水汽层析实验74
4.8.1 格网划分对层析结果的影响74
4.8.2 侧面射线使用对层析结果的影响76
4.8.3 自适应平滑约束加赫尔默特方差分量估计的水汽层析实验77
第5章 多源水汽数据融合80
5.1 概述80
5.2 基于球冠谐模型的水汽数据融合方法81
5.2.1 基本思想81
5.2.2 球冠谐模型81
5.2.3 赫尔默特方差分量估计83
5.3 基于人工神经网络的水汽数据融合方法84
5.3.1 基本思想84
5.3.2 广义回归神经网络85
5.3.3 基于广义回归神经网络的水汽数据融合86
5.4 PWV数据融合实验87
5.4.1 实验区域和数据87
5.4.2 基于球冠谐模型的数据融合实验89
5.4.3 基于广义回归神经网络的数据融合实验97
第6章 GNSS数据同化105
6.1 概述105
6.2 同化概念与原理106
6.3 基于WRF模型的数据同化过程107
6.3.1 观测值文件的准备108
6.3.2 观测值文件的预处理110
6.3.3 观测值文件的同化110
6.4 数据同化实验110
6.5 数据同化与层析技术的比较与结合111
6.5.1 数据同化与层析技术获取湿折射率的比较111
6.5.2 数据同化与水汽层析技术的结合115
第7章 电离层探测116
7.1 概述116
7.2 GNSS二维电离层模型116
7.2.1 电离层单层假设116
7.2.2 电离层投影函数118
7.2.3 电离层二维建模119
7.2.4 电离层参考系统121
7.3 多源数据融合的二维电离层模型122
7.3.1 多源VTEC计算122
7.3.2 基于球谐模型的多源数据融合124
7.3.3 方差分量估计125
7.3.4 数据实验125
7.4 等离子体层电子含量二维模型129
7.4.1 等离子体层研究进展129
7.4.2 等离子体层电子含量提取方法130
7.4.3 全球等离子体层电子含量模型建立131
7.4.4 全球等离子体层电子含量模型算例分析132
第8章 GNSS三维电离层监测141
8.1 概述141
8.2 GNSS电离层层析原理142
8.3 GNSS电离层层析方程143
8.4 GNSS电离层层析重构算法144
8.4.1 迭代重构算法144
8.4.2 非迭代重构算法146
8.5 基于改进IG指数的GNSS电离层同化模型147
8.6 GNSS三维层析实验149
8.6.1 迭代重构算法实验149
8.6.2 非迭代重构算法实验153
8.6.3 多源数据融合实验158
8.6.4 数据同化实验163
第9章 GNSS电离层监测的科学应用170
9.1 行进式电离层扰动170
9.1.1 数据分布170
9.1.2 结果分析171
9.2 地震电离层扰动179
9.2.1 数据分布179
9.2.2 水平传播特征179
9.2.3 垂直高度分布181
9.2.4 不同高度传播速度分析185
9.2.5 三维结构分析及机理解释186
9.3 火山电离层异常187
9.3.1 数据分布188
9.3.2 扰动特征分析188
9.4 台风电离层异常196
9.4.1 数据分布197
9.4.2 “杜鹃”台风电离层异常传播分析197
9.4.3 台风引发电离层异常统计分析201
第10章 地基GNSS反射测量技术205
10.1 概述205
10.2 双天线模式205
10.2.1 双天线测高206
10.2.2 双天线测土壤湿度207
10.3 单天线模式209
10.3.1 干涉反射测量技术209
10.3.2 干涉模式技术213
第11章 星载GNSS反射测量技术216
11.1 概述216
11.2 星载GNSS-R原理217
11.2.1 星载GNSS反射信号几何关系217
11.2.2 闪烁区和菲涅耳反射区218
11.3 时延-多普勒219
11.3.1 时延-多普勒二维相关功率219
11.3.2 多普勒相关功率221
第12章 GNSS-R科学应用223
12.1 GNSS-R海洋应用223
12.1.1 海面风场223
12.1.2 海面测高225
12.1.3 海冰探测226
12.1.4 其他海洋应用227
12.2 GNSS-R陆地应用228
12.2.1 积雪探测229
12.2.2 地表土壤湿度探测229
12.2.3 内陆水体探测231
12.2.4 植被监测232
12.2.5 其他陆地应用233
参考文献235