摘要
对流层湿延迟（ZWD )是影响GNSS导航与定位精度的因素之一，同时ZWD也可以直接用于反演大气天顶可降水量（PWV)。模型修正法由于自身优势已经成为了目前深入研究对流层延迟的方法。但是传统的无气象参数ZWD模型一方面数据资料非常庞大，另一方面不适合我国这种地区辽阔，地势复杂化的区域。本文在利用探空资料获取了中国区域的近似真值的ZWD值，分析了中国地区ZWD的时空变化规律。然后基于此建立了中国区域无气象参数的对流层天顶湿延迟ZWD模型，并验证其在昆明地区大气水汽反演中的实用性。本文主要研究内容和主要结论如下：( 1 )基于探空资料获取中国区域ZWD的方法从大气折射理论入手，利用探空站点资料获取对流层天顶延迟（ZTD)。然后利用GGOS Atmosphere中心提供的对流层天顶干延迟（ZHD)产品，比较了几种传统模型的ZHD模型的精度，并结合国内 4个IGS(Intemational GNSS Service)站的ZHD 数据，得出 Saastamoinen模型的ZHD(S)值精度最高，可达到毫米级的结论。利用ZWD=ZTD-ZHD的关系式，得到中国区域的对流层天顶湿延迟ZWD值。并利用VMF1格网对流层延迟产品，通过ZWD高程归化和格网内插的方法验证获取的中国区域ZWD值，结果可靠，精度约为3.2mm。( 2 )中国区域ZWD的时空特征分析分析2013-2017年ZWD均值与探空站点的纬度、经度和海拔的关系，并借助国内8个探空站点的ZWD数据进行对比分析，得出ZWD与站点的纬度和海拔有较强的负相关性，而与站点的经度无关的结论。并且站点每年的ZWD平均值和振幅呈现出随纬度φ和海拔h增加而减小的规律。再分析2013-2017年 86个探空站点的ZWD时间变化规律，发现ZWD值冬季低、夏季高的以年为周期的振荡变化规律，振荡范围基本在0?400mm，并且ZWD变化曲线的几何图形与“余弦函数” 或者“二次函数” 曲线最为接近。( 3 )中国区域ZWD模型研究基于中国区域ZWD的时空特征分析，使用2013-2017年数据建立了中国区域两种以站点纬度、海拔与年积日为参数的ZWD模型— CZWD模型（余弦函数模型）和 QZWD模型(二次函数模型），并用2018年数据进行精度验证。经过模型对比分析，2013-2017年EGNOS-ZWD模 型 （简记为ZWD(E))偏差平均值为-51.1mm，说明ZWD(E)模型在中国区域有系统误差。其次2013-2017年CZWD模型平均中误差为±38.3mm，而QZWD模型中误差±32.7mm，均优于ZWD(E)模 型 （±56.3mm)。2018年CZWD模型和QZWD模型的精度(±38.7mm和±32.1mm)比ZWD(E)模型（±53.6mm)分别提高了约27.8%和40.1%。实例结果表明，二次函数形式的QZWD模型精度优于C ZWD模型。从Harbin单个站点的角度分析，其主要原因是QZWD模型顾及了 ZWD在夏季时的急剧变化特征。(4) QZWD模型应用于大气水汽反演分析中国区域加权平均温度的时空特征之后，建立一个无气象参数的Tm模型一一NTm模型，并与GPT2w-Tm模型比较，发现精度相当。且对比NTm模型与传统的BTm模型对水汽反演的影响差别很小，因此认为NTm模型足够适用中国区域的大气水汽反演(PWV)。2013-2018年每年计算的P W V偏差和中误差都很接近，平均偏差为0.2mm，中误差为±4.1mm。选用精度更优的QZWD模型，结合NTm模型实现大气水汽反演。2013-2018年每年计算的PWV偏差和中误差都很接近，平均偏差为0.2mm，中误差为±4.1mm。利用昆明地区的2013年探空资料反演大气水汽，发现QZWD模型反演计算出的PWV12个月的平均中误差为±3.3mm，比EGNOS模型反演计算出的PWV精度±5.2mm更高，高出约36%。在无气象参数的情况下，利用中国区域的QZWD模型和NTm模型来计算中国区域的天顶大气可降水量既方便简单，也有一定的实用性。
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