AMG: Atmosphärenmodell für GNSS

Das Atmosphärenmodell für GNSS (die Komponente, welche die Ausbreitung von Radiosignalen in der Atmosphäre beschreibt) besteht aus einem Teil für die Troposphäre und einem für die Ionosphäre.

Troposphäre: Druck-, Temperatur- und Feuchtefelder stammen von einem globalen Numerischen Wetter Modell (NWM), dem Global Forecast System (GFS) des National Centers for Environmental Prediction (NCEP) (www.ncep.noaa.gov). Wir verwenden einen Ray-tracing-Algorithmus (Zus et al., 2014) und leiten damit stations-spezifische hydrostatische (feuchte) Laufzeitverzögerungen für den Zenith, die Koeffizienten der Mapping-Funktion und die horizontalen Gradienten-Komponenten ab. Für Reanalysen verwenden wir die Analyse des NWM, während wir in Echtzeitanwendungen Kurzfristvorhersagen des NWM verwenden.

Das Troposphärenmodell verbessert die Präzise Punkt-Positionierung (PPP) (Lu et al., 2017). Einfache Simulationen verdeutlichen den Einfluss des Troposphärenmodells in PPP.  Als Beispiel zeigt die Animation

ftp://ftp.gfz-potsdam.de/GNSS/products/nrttrop/MONITORING_GFS/movieUR.gif

den Einfluss auf die Stationskoordinate, wenn man das vorgeschlagene  Troposphärenmodell statt dem Standard-Troposphärenmodell (basiert auf einer Klimatologie) verwendet. Die Stationskoordinaten sind mit den geschätzten Laufzeitverzögerungen im Zenith korreliert. Der Einfluss auf die Laufzeitverzögerungen im Zenith wird hier gezeigt:

ftp://ftp.gfz-potsdam.de/GNSS/products/nrttrop/MONITORING_GFS/movieZR.gif

Ionosphäre: Das Elektronendichtefeld stammt von einem klimatologischen Modell der International Reference Ionosphere (IRI) (http://iri.gsfc.nasa.gov/), und das Erdmagnetfeld  basiert auf dem International Geomagnetic Reference Field (IGRF) (http://www.ngdc.noaa.gov/IAGA/vmod/igrf.html). Wir verwenden einen Ray-tracing-Algorithmus und leiten daraus Ionosphärenparameter ab, welche dann für Korrekturen höherer Ordnung in präzisen Anwendungen verwendet werden können (Zus et al., 2017).

Datenverfügbarkeit: Die Troposphären- und Ionosphärenparameter für spezielle Stationen und/oder für ein bodennahes Gitter werden auf Anfrage zur Verfügung gestellt.  Die GFZ-VMF1, eine Lösung, die auf dem Vienna Mapping Function 1 (VMF1) (http://vmf.geo.tuwien.ac.at/) Konzept beruht, aber die Reanalyse ERA5  (https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5) verwendet, ist sofort verfügbar unter

ftp://ftp.gfz-potsdam.de/GNSS/products/gfz-vmf1/.

Ionosphärische Korrekturen höherer Ordnung (HOIC) für jeden Punkt nahe der Erdoberfläche (Gitter mit einer Auflösung von 2.5° x 5°) sind sofort verfügbar unter ftp://ftp.gfz-potsdam.de/GNSS/products/gfz-hoic/

Kontakt:  zusflo@gfz-potsdam.de

Literatur

Zus, F., Dick, G., Dousa, J., Heise, S., and Wickert, J.: The rapid and precise computation of GPS slant total delays and mapping factors utilizing a numerical weather model, Radio Sci., 49, 207–216, doi:10.1002/2013RS005280, 2014.

Lu, C., Li, X., Zus, F., Heinkelmann, R., Dick, G., Ge, M., Wickert, J., and Schuh, H.: Improving BeiDou real-time precise point positioning with numerical weather models, Journal of Geodesy, 91, 1019-1029, doi:10.1007/s00190-017-1005-2, 2017

Zus, F., Z. Deng, and J. Wickert: The impact of higher-order ionospheric effects on estimated tropospheric parameters in Precise Point Positioning, Radio Sci., 52, doi:10.1002/2017RS006254, 2017.

Kontakt

Wissenschaftler
Dr. Dipl.-Ing. Florian Zus
Geodätische Weltraumverfahren
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+49 331 288-1969
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