GPS蒙特卡罗三维水汽层析算法敏感性试验和研究

北京大学学报（自然科学版）

GPS蒙特卡罗三维水汽层析算法敏感性试验和研究

王久珂^1,2,刘晓阳¹,毛节泰¹,赵春生¹

1. 北京大学物理学院大气与海洋科学系, 北京 100871; 2. 国家海洋环境预报中心, 北京 100081;

收稿日期:2013-05-17 出版日期:2014-11-20 发布日期:2014-11-20

Sensitivity Experiment of Monte Carlo Tomography Algorithm of Water Vapor Using GPS Data

WANG Jiuke^1,2, LIU Xiaoyang¹, MAO Jietai¹, ZHAO Chunsheng¹

1. Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Physics, Peking University, Beijing 100871; 2. National Marine Environmental Forecasting Center, Beijing 100081;

Received:2013-05-17 Online:2014-11-20 Published:2014-11-20

摘要/Abstract

摘要： 以布设在天津的由13部地基GPS组成的高密度小尺度探测网为基础, 对蒙特卡罗层析算法中GPS平均站距、层析时间间隔以及蒙特卡罗随机次数3个影响层析算法的关键参数进行敏感性实验和分析。实验表明, 层析解算精度随着平均站距的降低和蒙特卡罗次数的增加而提高, 增加层析时间间隔对提高层析算法结果的精度作用不明显。同时提出采用“最优+次优”的两组残差最小水汽场的平均作为最终层析场的方法, 使得水汽场绝对偏差较前人所采用的只取残差最小水汽场的方法减少约30%。

关键词: GPS, 水汽, 层析

Abstract: The data of the network of 13 GPS are used to perform the sensitivity tests for the important parameters of the Monte Carlo tomography algorithm such as the average distance of the GPS stations, tomography temporal resolution and Monte Carlo random times. The accuracy of tomography rises with the decrease of the average station distance and the increase of the random times. However the decrease of the temporal resolution of the tomography does not help much to the accuracy of the tomography. A new way is also proposed to obtain the final tomography field. The final tomography field is obtained by averaging “sub-optimal” tomography fields instead of the one “optimal”, and it is proved to reduce the error by around 30%.

Key words: GPS, water vapor, tomography

中图分类号:

P412

王久珂,刘晓阳,毛节泰,赵春生. GPS蒙特卡罗三维水汽层析算法敏感性试验和研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）.

WANG Jiuke,LIU Xiaoyang,MAO Jietai,ZHAO Chunsheng. Sensitivity Experiment of Monte Carlo Tomography Algorithm of Water Vapor Using GPS Data[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis.

[1]	宁铄现, 陈永顺. 青藏高原东南缘存在连通的下地壳流吗?[J]. 北京大学学报自然科学版, 2023, 59(3): 395-406.
[2]	吕雪梅, 张献兵, 康平, 胡天跃. 基于大数据量的初至层析成像算法优化[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(3): 425-434.
[3]	陈志宏, 杨海军. 青藏高原对非洲北部降水影响的模拟研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2020, 56(5): 835-843.
[4]	王雨, 李自红, 宁杰远. 山西断陷带的地震分布及地壳地震波速度结构[J]. 北京大学学报自然科学版, 2020, 56(2): 283-290.
[5]	冯乾, 张庆红. 西北太平洋2001—2014年热带气旋结构变化的环境垂直风切变和水汽场统计[J]. 北京大学学报自然科学版, 2018, 54(4): 713-720.
[6]	于仁杰, 赵春生, 薛惠文, 马楠, 陶江川, 付仕佐, 张健鹏, 旷烨, 刘宏剑, 边宇轩. FLUENT对云凝结核计数器云室内气流特征的模拟研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2017, 53(5): 817-824.
[7]	黎晓东, 孙敏, 郑晖, 姜城, 任翔, 刘磊. 基于立体全景的远距目标精确量测方法[J]. 北京大学学报自然科学版, 2017, 53(2): 353-359.
[8]	王久珂,韩素芹,边海,刘晓阳,孙大力,赵春生. 一次暴雨过程中GPS三维层析水汽场的变化特征[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(6): 1053-1064.
[9]	侯中原,刘军华,廖怀林,张兴. 用于北斗二代/GPS接收机的低功耗自动增益控制策略[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2014, 50(4): 627-631.
[10]	宋键,唐方头,邓志辉,肖根如,陈为涛. 青藏高原嘉黎断裂晚第四纪运动特征[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2013, 49(6): 973-980.
[11]	梁志,徐婉筠,黄梦宇,刘晓阳,赵春生. 利用探空资料建立北京地区水汽廓线的参数化方案[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2013, 49(2): 261-268.
[12]	徐岳仁,张军龙,陈长云. DGPS和SPOT-5异轨立体像对在岷江源构造地貌研究中的应用[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2012, 48(4): 574-582.
[13]	武玲娟,崔莹莹,路卫军,于敦山. 高灵敏度GPS接收机载波跟踪环路的设计优化与实现[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2011, 47(5): 783-788.
[14]	邱珩,房文,汪晓滨,蔺洪涛. GPS探空和飞机探测在2009年春季张家口地区一次降水过程分析中的应用[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2011, 47(4): 619-626.
[15]	袁为,杨海军. Madden-Julian 振荡对中国东南部冬季降水的调制[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2010, 46(2): 207-214.