对流层延迟是
卫星导航与
空间大地测量中的主要误差源,由信号穿过地表50千米以下非电离大气层时受折射效应引起。其影响在高程方向可达2-25米,随卫星高度角降低而显著增大。研究通过建立经验模型(如Hopfield、GPT系列)和实时参数估计技术进行误差改正,其中干分量占90%可通过气象参数建模,湿分量因水汽变化难以精确预测。中国科研团队开发了GHop、CRA40等区域优化模型,显著提升局部地区延迟计算精度。
对流层延迟源于电磁波在非电离大气层(主要集中于10千米高度以下)传播时受气体分子折射率影响,导致实际传播路径增长和波速降低。干延迟由干燥气体折射效应主导,与温度、气压呈线性关系;湿延迟则由水汽分布的非均匀性引发,具有显著时空变化特征。
延迟量与卫星高度角呈负相关,当仰角为90度(天顶方向)时约2米,5度时可达25.82米。高程每升高1000米,天顶延迟约减少23厘米。湿延迟受季风气候影响显著,中国季风区冬季精度比夏季提升30%。
中国自主研制的GHop模型在Hopfield基础上引入年周期和半年周期项,通过最小二乘法优化后,区域适用性误差降低40%。CRA40全球大气再分析产品计算的ZTD均方根误差为1.39厘米。
2024年最新专利技术通过高程改正模型和周期改正模型组合,将中国区域天顶延迟归算至地球椭球面的误差控制在厘米级。非各向同性分类方法利用IGG-3算法构建阈值函数,在5°-40°高度角范围实现厘米级延迟精度提升。
在
北斗系统高精度定位中,采用双频观测技术结合
区域模型可将对流层延迟影响降低至5厘米以下。
欧洲中期天气预报中心利用ERA5再分析资料进行大气水汽反演时,需融合射线追踪技术计算斜路径延迟。2018年CRA40产品在高原山地气候区全年稳定性误差不超过1.41厘米。