适用于低高度角GPS观测的大气折射研究

空间测地技术已成为地球板块运动和地壳形变监测的重要手段。而大气折射模型的不准确性是限制空间测地技术精度提高的主要因素之一。目前，基于球对称大气模型建立的大气折射理论已不能满足当前学科发展的需要。本项目拟在亚毫米理论精度上，给出包含水汽影响的、可展开到任意阶次的、能够在极低高度角处具有收敛性的中性大气折射延迟级数展开模型；利用大气探测和中尺度数值模式重建的气象场资料，针对某些国际GPS大地测量和地球动力学服务（IGS）站，建立其垂直上空和8个均匀分布方位的精细的大气分布模型；基于国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）推荐的大气折射指数程序，结合GPS对天顶延迟的分析，给出适合某些IGS站的大气折射指数模型。在以上工作基础上，编制大气折射程序软件包，使得天顶延迟准确度优于1毫米，高度角5度处优于1厘米。本项目成果应用于GPS数据处理，求解GPS基线向量变化，期望得到更准确的地壳运动信息。

大气折射理论上的进步不但能够提高空间大地测量技术的归算精度，而且在地球内部物理结构和动力学演化、板块运动和地壳形变监测等科学研究和国民经济建设上均具有重要意义。.针对不同的观测目标和测量技术，在不采用普遍折射和反射定律的情况下，给出了不依赖于大气分布状态的，适合于测角、测距和测速的大气折射原理性公式。以位势地心距取代几何地心距，给出了更加严密的压高公式。.拓展了前人的中性大气折射指数理论模型，首次给出了压力温度比的二次项的影响。同时，也给出了位相与群折射指数随波长变化的理论模型，理论上证明了可以利用光学天文观测的蒙气差来研究射电波段的大气折射延迟。.在亚毫角秒和亚毫米的量级上，给出了包含水汽影响的、可展开到任意阶次的、能够在极低高度角处具有收敛性的大气折射和路径弯曲改正的新级数展开模型。同时，给出了多元大气层和等温层对大气折射影响的理论模型。.利用不同类型的大气探测资料，建立了某些IGS站垂直上空和不同方位的大气分布模型。基于IUGG推荐的大气折射指数程序，结合GPS 对天顶延迟的分析，给出了某些IGS站的大气折射指数模型。