GPS的最新进展.doc

【摘要】 首先分析了GPS观测的主要误差源。其次,叙述了 空基(星载)GPS的科学应用,其中TOPEX和MicroLabe任务都是成功的范例。关于GPS对于气象学的应用(GPS/MET)方面,比较详细地介绍了地基GPS/MET和空基(星载)GPS/MET的最新进展 ,二者处于GPS的最新进展的前沿。 1 概述 作为现代地学研究工具的GPS,经过了20世纪80年代10个年头的试验研究,90年代初出现了 利用GPS的精密大地测量,此后它的全球应用呈现生气勃勃之势。详细列举GPS的应用领域是 比较困难的,总的说来,可以分为一般应用和科学应用两个方面。如以10cm~1m的精度为逼 近机场的飞机导航和海岸船只领航,协调公路和铁路运输,为城市车辆导航,为普通测量、 城市测量和工程测量提供控制及一些政府职能部门的专业测量,属于GPS的一般应用。GPS大 地测量在科学应用方面,包括了地学的广泛领域,如地壳构造学、地球自转、海洋学、地震 学、冰川学、气象学、全球气候、水文学和生态学等。所以说GPS是现代地学的研究工具。  GPS用于测定地球自转参数的结果,证实GPS的应用不限于区域范围,用于全球可以与其它空 间大地测量技术媲美。全球GPS网测定地球自转参数的精度与VLBI和SLR的相同。具有稳健全 球覆盖的GPS网,同VLBI和SLR一样,可以经常提供地球自转信息,达到了半日的分辨率,而 费用比VLBI和SLR低得多。 GPS在估计目前全球构造运动和保持全球参考标架中起着主导作用。GPS用于监测区域地壳形 变最为理想,特别是沿着板块边界和形变模式复杂的区域。这不仅是因为它的应用的灵活性 ,而且是因为它的直接测量结果是相对运动,而相对运动正好是人们研究的对象。在这一方 面,GPS大地测量阵列(PGGA)起到了脊梁的作用。 美国NASA/JPL一直在处理GPS数据,由此得出了每一GPS站的对流层天顶延迟,并作为其副产 品。这种数据在消去了与地面气压成比例的对流层干延迟之后,残余的湿延迟是对流层水汽 含量的函数。这种湿延迟提供了全球30个GPS站历时两年的大气层可降水汽接近于连续的估 值,可以用它来研究作为地理和区域气候之函数的水汽的周日变化以及季节变化。根据某一 时期的水汽变化可以研究气候的变化。 由于GPS观测可以提供大气层水汽精确的全天候测量结果,美国于1993年在中部地区布设了 一个GPS网,实施一项所谓GPSSTORM计划,探索GPS观测结果在气象学中的应用。将此网的 GPS观测结果同由水汽辐射仪(WVR)结果推算的可降水分作了比较,两者之间的符合度是1-2m m。在雾、露、雨等足以降低WVR性能的条件下,GPS观测结果仍然可靠,其时间和空间尺度 比目前无线电探空所能提供的要精细得多。如果由地面GPS站所得的可降水分的估值能在实 时后1~2小时内提供给气象部门,对气象学就很有价值。于是出现了地基GPS/MET (Earth b ased GPS Meteorology)。 由于GPS硬件价格迅速下降,卫星上自动定位、授时和姿态测定的需要日增,人们普遍认为 ,对今后的低轨道卫星来说,GPS接收机是必需的工具。因此,地面基准GPS接收与星载GPS终于实现了机协同工作,它有两类用户:一类是用于GPS导航,只需要中等质量的 接收机;二是用于科学目的,要求高