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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

利用地基gps进行水汽解算时，是需要在已知站点的温度和气压的条件下进行的。由于各种原因，并不是每一个gps站台的附近都建有气象要素观测设备。这就需要我们利用内插的方法，从已知站点的已知气象要素为基础，内插得到需要的气象要素。 本文的研究就是意在探讨不同内插法之间对于不同气象要素的内插精度的对比，内插数据与实测数据的精度分析和数据反演的可行性，以及内插方法之间的对比。这对于大气水汽总量研究有着很大的帮助及便利，可以得出没有实地观测的气象要素的值，并且投入到应用当中来。研究体现了利用地基 gps 反演大气水汽精确、及时地获取大气水汽的含量、变化规律，是大势所趋。同时提高了预报水汽含量的效率，推动和加强 gps气象学在气候监测、天气预报等方面的应用，也增强了各站点观测数据的利用率。

国内外研究现状

albert等（2000）通过对双差的分析中提出了斜路径相位延迟，极大地推动了swv技术研的进步[5]。hongxing zhang等介绍了基于全球定位系统精密点位（ppp）技术的珠江三角洲地区第一个可降水量实时监测系统（pwvrms）[6]。wayan suparta等对马来西亚半岛北部的研究结果表明，gps是分析wa的有力工具，并讨论了rming效应及其对水汽循环的影响机理[7]。l.i. fernndez,p等根据阿根廷四个连续运行的全球定位系统站的全球定位系统(gps)数据，从bevis模型和sapucci模型出发，分析并利用平均对流层温度(tm)估计了gps/ pwv[8]。

国内曹云昌等（2006）利用地基gps测量方法计算倾斜路径大气湿延迟，得出了两类方法，gip-sy/oasis等使用非差观测量估计参数的软件适用于单点定位方法，如gamit或bernese等使用双差观测量来估计位置和大气延迟等参数软件适用于双差定位方法。毕研盟等（2006）基于双差法利用湿梯度，残差联合计算大气水汽各向异性参量，进一步反演得到swv。国内外对比观测分析显示gps观测swv的精度可达到毫米级（张京江等2009）。金双根等（2009）针对vlbi技术和gps探测pwv的系统差方面利用并址站观测数据进行了分析。陈永奇等（2007）仪香港地区的观测数据为基础，对非差精密单点定位和双差网解计算pwv进行了比较。朱爽等（2011）在对ppp方法和双差网解天顶总延迟ztd的比较中得到两种方法的整体趋势相一致。徐韶光等（2011）每60s计算一次的超快速星历与静态方法计算的pwv比较，内符合精度高于1mm。李国平（2011）针对gps/pwv的变化特征，得出不同降水过程中层状云降水和对流云降水一般发生在gps/pwv的高值阶段。万荣（2012）提出高斯水平约束、探空观测作为垂直约束的三维层析算法用于解决层析算法中方程个数少于未知量个数的（即缺秩）问题。王晓英（2013）为使解算层析方程成为可行的而提出迭代法代数重构技术art(algebraic reconstruction techniques)，同时提出基于单北斗信号层析对流层水汽场的可行性及bds gps信号融合对水汽层析的影响效果。研究表明，单gps系统的层析精度要低于基于单北斗层析结果，当地面站点足够多时，融合信号对层析的结果精度提高作用并不明显。张双成等（2013）研究分析了定量的顾及抗差方差分量的地基gps水汽层析的算法，得出此方法可调整异类观测值权重和抵制粗差。武汉测绘科技大学的刘焱雄对香港地区进行大气水汽含量的遥感，采用了最简单的样条函数，即一种分段多项式函数计算了大气水汽含量，同时结合探空资料分析得出遥感的精度为1-2mm[9]。

2. 研究的基本内容

第一章论述本文的研究现状及研究的意义和目的，从国内研究现状出发，主要介绍gps/pwv的发展历程，同时介绍国内学者利用内插方法进行的水汽研究。最后简明扼要阐述研究的内容。

第二章着重阐明海拔订正的原理，包括气压与温度的高度订正。同解讲解了内插方法的具体过程，即最邻近插值法和双线性内插法的原理。最后还有平均绝对偏差及平均均方根误差的计算原理。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本论文从gps遥感水汽的理论及气象学应用的角度，分析了gps反演水汽技术在气象中的应用领域，研讨了使用内插数据，结合地基gps技术反演大气可降水量的精度分析。根据某地区的气象探空资料，及全国范围内的气象站点数据和坐标数据。选取实验站点，根据不同内插方法确定实验站点周围可靠地内插点进行内插气象要素。常用于气象要素的空间插值方法有距离权重法，多项式插值法，克里格法，样条插值法等，在这些方法中我们选取双线性内插法和最邻近插值方法进行研究。然而这些方法中，并不存在一种所谓的最佳插值法。本文我们选择基于内插法对气象要素进行精度分析。由于气象要素本身不同的特性，气象站点数目及其分布特征等的区别以及其他用途的不同，选用一种相对和式的又便于运用的方法，对气象要素的空间插值是非常重要的。

根据任务书中的四大部分内容，首先预计在四月初完成对2016年m文件进行筛选和数据的提取。根据研究制定的内容选取相应的时段的数据之后进行温度和气压的高度订正，此部分的编程工作在四天左右完成。完成这部分后文件的预处理工作基本完成。四月中旬至四月末之间进行，在筛选过后的数据分为实验集与内插集，根据内插原理进行算法的的编程，进而得到想要获取的内插数据。五月初得到数据，最后将内插数据同实验数据进行作图、精度的对比分析。得出研究结论，并与五月初定稿。

4. 参考文献

[1] 张京江, 仲跻芹, 楚艳丽,等. 获取gps斜路径方向水汽含量算法[j]. 气象科技, 2015, 43(5):799-804.

[2] 邹海波, 单九生, 吴珊珊,等. gps水汽反演方法的改善及其在台风暴雨中的应用[c]. 全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会. 2014:17-25.