克里金内插方法和电离层延迟改正模型研究.pdf

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3、ｆ分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文克里金内插方法和电离层延迟改正模型研究学号：2112130010研究生：徐玉健专业：测绘工程研究方向：GPS应用与数据处理指导教师：彭军还教授企业导师：宁晓刚高级工程师2016年5月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeResearchonKriginginterpolationmethodandionosphericdelaycorrectionmodelsMasterCandidate:XuY

4、ujianMajor:SurveyingandMappingEngineeringStudyOrientation:GPSapplicationanddataprocessingDissertationSupervisor:Prof.PengJunhuanAssociateSupervisor:SNENGR.NingXiaogangChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要电离层作为日地空间环境重要的组成部分一直被学者们广泛研究，首先,电离层延迟对全球导航卫星系统（GlobalNavigationSate

5、lliteSystem，GNSS）的导航和定位误差有着重要的影响，其次，利用GNSS监测电离层的变化活动是目前为止最为精确的监测手段。最后，人类对电离层的研究对于生活在地球上的我们意义非凡。本文重点研究了利用GPS双频观测值计算电离层穿刺点（IonosphericPiercePoint，IPP）处垂直电子含量（VerticalTotalElectronContent，VTEC）的原理和方法，分别选择某特定区域的若干个GPS监测站和全球169个监测站进行了区域和全球的电离层穿刺点VTEC的计算，利用克里金（Kriging）插值算法内插格网点电

6、子含量数据，并在此基础上，比较了克里金插值、距离反比加权内插与IGS利用15阶球谐函数所计算格网点电子含量的差别，通过结果比较，证明了克里金插值算法较距离反比内插方法精度更高。此外，本文还对单频用户常用的电离层模型进行了研究，包括Klobuchar模型、NeQuick模型、NTCM-BC模型等，并得出一些结论。本文的主要研究内容如下：1.介绍了电离层的分层结构和研究历史，以及电离层对GPS信号伪距观测和载波相位观测产生的影响；2.对利用GPS双频观测值计算电离层穿刺点VTEC的原理和方法进行了详细的阐述，包括电离层穿刺点经纬度的计算，观测方

7、程的建立，推导了其具体计算步骤，并获得了由GPS双频观测值计算穿刺点VTEC的程序实现；3.将地统计学中的克里金方法引入到了GPS计算电离层VTEC领域，研究了适合电离层电子含量数据的变异函数模型。比较了距离反比内插和Kriging插值以及GIM的15阶球谐函数模型绘制电离层地图的精度，通过实例，验证了克里金插值算法较距离反比加权内插的效果更好。4.比较了Klobuchar、NeQuick和NTCM-BC三种模型，并得出NTCM-BC模型和NeQuick模型在一定程度上较Klobuchar模型精度更高的结论。关键词：全球定位系统，电离层，垂

8、直总电子含量，克里金，电离层延迟改正模型iAbstractAsionosphereisanimportantofsun-earthspaceenvironmenthasalway