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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

水汽是水分和热量传递的基质，是极不稳定的一个气象参数，影响着辐射平衡、能量输送、云的形成和降水。^[1]虽然其含量很少，但却是大气中变化最剧烈的一种成分，它与大气中其他成分相互作用，对大气环境有着极大影响。科学高效的监测大气中的水汽含量，对准确了解该地区的水汽变化分布和天气预报具有重要意义。^[2、3]随着近些年gps气象学反演水汽技术的不断发展，打破了传统探测大气水汽手段的局限性，为研究人员提供高分辨率、高精度、更加实时的水汽信息。^[4] gps信号在对流层传播时受到大气折射的影响，所以对流层延迟是gps测量的主要误差源之一，其中对流层总延迟又分为干延迟量（zhd）与湿延迟量（zwd）两个部分。目前，很多学者为进行对流层折射误差的研究，建立了多种对流层延迟模型，有“普适性”模型，也有根据理论针对小范围自己建立的区域模型，考虑到水汽输送受地形影响与我国地形复杂多样，高程变化大的特征下，我们通过igs站点提供的2010年ztd数据，利用saastamoinen模型、hopfield模型、black模型和shao模型四种干延迟模型计算得到zhd，两者相减得到zwd，从而反演出水汽含量，模型误差是水汽反演精度的重要误差源之一，因此干延迟模型的选择直接影响计算水汽的精度。我们将不同地形下通过不同模型计算所得的水汽与探空数据进行分析，为该地形下对流层延迟模型的适用性提供参考。

国内外研究现状

近些年，随着人类社会各方面的高速发展，研究人员在gps技术应用上也得到了显著成果，gps测量的精度越来越高，帮助我们获取更为精确的对流层延迟从而得到较为精确的大气水汽含量的反演结果。

根据gps的技术原理与工作过程，其误差来源有：（1）gps卫星星历和卫星时钟误差；（2）信号在传播过程中的延迟影响；（3）gps接收机的时钟误差。对流层折射是信号的延迟影响的主要误差来源之一，针对对流层折射误差改正，国内外诸多学者做了大量研究，并提出了很多方法，如射线轨迹法、模型改正法、映像函数法、差分法和参数估计法。对流层是非弥散介质，^[5]模型改正是目前应用最为广泛的方法，在模型改正中，如果改正模型选择不合适时，每1 m高差将会产生1 mm的误差，所以模型的选择显得尤为重要。^[6、7]

基于对流层模型改正算法，国际上建立了很多对流层天顶延迟改正模型。多数模型大体上属于综合模型，即通过对误差特性、机制以及产生原因的研究，采用大量观测数据的分析与拟合而建立起来的半经验半理论公式。^[7]下面对国内外研究人员所建立的延迟模型进行简单描述：

2. 研究的基本内容

为分析中国地区不同地形下三种干延迟模型计算水汽的精度，本课题主要研究以下内容：

（1）对流层延迟模型改正是目前应用最为广泛的方法，在模型改正中，如果改正模型选择不合适时，每1 m高差将会产生1 mm的误差，所以模型的选择显得尤为重要。我们分别对saas模型、hopfield模型、black模型和shao模型四种干延迟模型进行详细的研究分析，充分掌握各个模型的来源、相关参数等等。

（2）针对我国地势西高东低，呈阶梯状分布，利用有关软件以及中国地区igs站的一年gps观测数据，分别在saas模型、hopfield模型、black模型和shao模型四种干延迟模型下反演gps水汽含量，将该值与探空数据所得水汽含量进行比较。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

（1）查阅有关文献，掌握相关知识：

1)中国主要的地形分布状况；

4. 参考文献

[1] 刘娜．利用地基gps数据反演大气可降水量的研究[d]．长安：未知，2008．

[2] 张小军，王治邦．地面气象要素对gps反演大气可降水量结果的影响[j]．未知

[3] 方圣辉，毕创，乐源．利用gps可降水量校正modis近红外水汽数据[j]．测绘科学，2016，41(9):38-41