GPS在气象信息测量中的应用与研究.pptVIP

中科院遥感所接收的对地观测卫星 * 呈现不同区域气象要素的变化 * 呈现不同区域气象要素的变化 * 叠加分析风场和云图 * * 各式各样的对地观测卫星 * GPS在气象信息测量中的应用 地理信息科学系 第四组 乘天地之正，而御六气之辩，以游无穷者 GPS在气象信息测量中的应用 前言 GPS技术的概述 GPS气象学 GPS在气象信息测量中的实例 总结 前 言 1957年10月，世界上第一颗人造卫星的发射成功，标志着空间科学技术的发展跨入了一个崭新的时代。随着人造地球卫星的不断发射，利用卫星进行定位测量及导航成为现实。为满足军事及民用部门对连续实时三维导航的需求，1973年美国国防部开始建立新一代卫星导航系统，即目前的“授时与测距导航系统/全球定位系统”，通常称为全球定位系统（GPS）。 一.定义 GPS是通过接收和解译人造卫星所发射的电波信号来确定测站点位置的测量定位系统。 二.GPS定位的特点 定位时间短。 定位精度高。 野外观测时不受天气条件以及作业时间的限制。 无需考虑观测点之间的通视情况。 应用范围广。 缺点—— （1）.在地下（如隧道、矿井内）、海底及建筑物内不能应用； （2）.在高大建筑物近旁会受到干扰。 三.系统组成 GPS系统主要由三大部分组成：卫星星座（空间部分）、地面监测系统（地面部分）和GPS接收机（用户设备部分）。 GPS气象学 GPS气象学： GPS技术经过20多年的发展，其应用研究及应用领域得到了极大的扩展，其中一个重要的应用领域就是气象学研究。利用GPS理论和技术来遥感地球大气，进行气象学的理论 和方法研究，如测定大气温度及水汽含量，监测气候变化等，叫做GPS气象学（GPS/MET eorology, 简写为GPS/MET）。GPS气象学的研究于80年代后期最先在美国起步，在美国取得理想的试验结果之后，其他国家如日本等也逐步开始GPS在气象学中的研究。 气象资料数据库管理 GPS 系统的卫星发射的讯号（电磁波）在达到接收点前要穿过大气层.而电磁波在大气中要降低速度。所以卫星讯号要经过订正才符合实际.这种订正不仅与干空气有关，还与大气中的电子浓度、水汽的含量有关。在20世纪90年代初，就提出了一个反问题：利用GPS接收点收到的讯号反算出大气中的电子浓度、水汽含量。实验证实，这样得到的大气中水汽含量（也称为可降水量）对气象预告和气候分析十分有价值，而GPS又可以随时进行观测。所以用位置固定点的GPS接收设备测量大气的水汽量就成为新型的气象仪器.在世纪之交，用GPS 测量大气水汽的观测网逐步形成. GPS气象学就是利用GPS接收讯号测量分析大气状况的知识体系。 呈现气象要素的空间变化 GPS气象学内容： 1、利用GPS的空间定位能力测量高空风的分布，并发展为GPS探空设备。 2、利用地基GPS接受机测量整层大气的水汽含量。 3、利用低轨卫星上的GPS接受机探测大气折射率廓线，并进一步计算温度或湿度的垂直分布。 图层化分析不同来源的资料 结合模型进行预测分析和属性剖切分析 大气温度、大气压、大气密度和水汽含量等量值是描述大气最重要的的参数。无线电探测、卫星红外线探测和微波探测等手段是获取气温、气压和湿度的传统手段。但是它们与GPS手段相比，具有明显的局限性。无线电探测器法虽然观测值精度较好，垂直分辨率高，但地区覆盖不均匀，在海洋上几乎没有数据。而被动式的卫星遥感技术虽然可以获得较好的全球覆盖率和较高水平的分辨率，但垂直分辨和时间分辨率很低。利用GPS手段来探测大气的优点是：它可以覆盖全球、费用低廉、精度高、垂直分辨率高。根据1995年4月3日美国发射的用于GPS气象学研究的Microlabl低轨卫星的早期结果显示，对于干空气，在从57km至3540km的高度上，所获得的温度可以精确到±1.0℃之内。正是这些优点使得GPS/MET技术成为了大气遥感最有效的方法之一。 GPS气象学分类： 1.地基GPS气象学（ground-based GPS/MET） 地基GPS气象学是将GPS接收机安放在地面上，就同常规的GPS测量一样，通过地面布设GPS接收机网的测量结果来估计一个地区的气象元素。 2.空基GPS气象学（space-based GPS/MET） 空基GPS气象学就是利用安装在低轨卫星上的GPS接收机来接受GPS信号，当GPS信号与LEO卫星上的GPS接收机天线经过地球上空对流层时GPS信号会发生折射，这一测量大气折射的方法叫做掩星法。该方法是通过对含有折射信息的数据进行处理，可计算出大气折射量，从而估计出气象元素的大小。 GPS/MET的应用前景： GPS/