Journal of Geomatics Science and Technology

fa مقایسه میزان کارآیی داده های هواشناسی رادیوسوند و ERA-Interim جهت تصحیح تروپوسفری در تعیین موقعیت مطلق دقیق با بکارگیری روش ردیابی اشعه سه بعدی Comparing the Efficiency of Radiosonde and ERA-Interim Meteorological Data in Precise Point Positioning Tropospheric Delay Correction Using Three Dimensional Ray Tracing Method ژئودزی و هیدروگرافی Geo&Hydro پژوهشي Research  تعیین موقعیت دقیق نقاط در تمام شرایط آب و هوایی همواره از مهمترین اهداف سیستمهای ماهوارهای ناوبری جهانی (GNSS) بوده است. انکسار امواج ارسالی از ماهوارهها بدلیل عبور از لایه های مختلف جو به ویژه پایینترین لایه آن که تروپوسفر نام دارد، زمینه ساز بروز یکی از مهمترین انواع خطاهای موجود در تعیین موقعیت میباشد. در این مقاله به مقایسه کارآیی داده های هواشناسی ERA-Interim و داده های رادیوسوند در افزایش دقت تعیین موقعیت مطلق نقاط با اعمال تصحیحات مربوط به اثرات این لایه بر مشاهدات GPS پرداخته شده است. بدین منظور با بکارگیری روش ردیابی اشعه سه بعدی و انتخاب دو ایستگاه بندرعباس و بیرجند و آماده سازی داده های مذکور در این مناطق، تصحیحات تروپوسفری با هر دو نوع داده هواشناسی فوق برای سه تاریخ متفاوت محاسبه گردید. ابتدا با استفاده از نرم افزار Bernese موقعیت دو ایستگاه بندرعباس و بیرجند یکبار با مجهول در نظر گرفتن تاخیر مربوط به لایه تروپوسفر و محاسبه آن و بار نیز با صرف نظر از آن تعیین گردید. در ادامه تصحیحات تروپوسفری بدست آمده از روش ردیابی اشعه با استفاده از مشاهدات رادیوسوند و داده های هواشناسی ERA-Interim بر فایل مشاهدات GPS اعمال گردید و تعیین موقعیت در این دو حالت نیز انجام گرفت. نتایج بدست آمده علاوه بر نشان دادن اهمیت خطای تروپوسفری در محاسبات تعیین موقعیت مطلق، بیانگر آن است که موقعیت بدست آمده با استفاده از تصحیحات رادیوسوند در ایستگاه بندرعباس 0.0162 متر دقیق تر از موقعیت بدست آمده با استفاده از تصحیحات داده های هواشناسی ERA-Interim میباشد. در حالی که نتایج دو نوع داده تفاوت چندانی در ایستگاه بیرجند ندارند. این موضوع را می توان به تغییرات کم بخار آب و سایر شاخص های جوی در راستاهای ارتفاعی و مسطحاتی در ایستگاه بیرجند در مقایسه با ایستگاه بندرعباس نسبت داد. <div style="text-align: justify;">The Earth’s atmosphere can be described by a model of layers. Although there are also horizontal gradients of the meteorological parameters, it is sufficient for a general model to divide the atmosphere into a vertical layer structure since the vertical gradients of the meteorological parameters are significantly larger than the horizontal ones. Furthermore due to the influence of the gravity the regional horizontal differences become smoothed out towards higher altitudes. The atmosphere can be divided into the troposphere, the stratosphere, the mesosphere, the thermosphere and the exosphere. The tropospheric path delay is one the errors in GNSS observations and reduces the accuracy of GNSS positioning. Accurate estimation of tropospheric path delay in GNSS signals is necessary for meteorological applications. The tropospheric delay is divided into the dry and wet parts. The dry tropospheric delay depends on the pressure variations between satellite and Earth’s surface and can be determined accurately using the Saastamoinen and Hopfield models. The wet delay can be determined by subtracting the dry delay from the total GPS derived delayIn this paper the effect of radiosonde and ERA-Interim data in increasing the accuracy of positioning is compared. European center for medium range weather forecasting (ECMWF) is currently publishing ERA-I, a global reanalysis of the data. This reanalysis provides values of several meteorological parameters on a global &sim;75 km. The vertical stratification is described on 37 pressure levels. The piecewise-linear (PWL) is a simple and powerful 2D ray tracing technique which is fast and accurate in processing. The refined piecewise-linear (RPWL) technique is another 2D ray tracing technique. The 3D ray tracing technique based on Eikonal equation is the strongest and newest ray tracing method. These equations are solved in order to get the ray path and the optical path length. The Eikonal equation itself is the solution of the so-called Helmholtz equation with respect to electro-magnetic waves. In this method the ray paths are not limited to a certain azimuthally fixed vertical plane. Tropospheric corrections were calculated using both types of data using 3-D ray tracing method in Bandar Abbas and Birjand stations. The station coordinates were determined using two methods: 1-the tropospheric error was considered as unknown, 2-this error was not considered. Then tropospheric corrections obtained from ray tracing method was applied to the GPS observations and positioning was done. The Bernese GPS software version 5.2 has been used to process the GPS data. It performs ionosphere-free linear combination equation of dual frequency GPS observations from each site within the regional network. The ZTD was calculated using this software including raw data from the GPS observation network and the ZHD was calculated according to the Saastamoinen model. The results indicate the importance of tropospheric correction in precise positioning. In addition, these results indicate that the results obtained using radiosonde corrections in Bandar Abbas are more accurate than the results obtained using ERA-Interim data. Although the results of two types of data in Birjand station do not have much difference. This can be attributed to small variations of water vapor and other atmospheric parameters in Birjand station.</div> تاخیر تروپوسفری, تعیین موقعیت مطلق, داده های هواشناسی, رادیوسوند, ردیابی اشعه Tropospheric Delay, Precise Point Positioning, Meteorological Data, Radiosonde, Ray Tracing 127 138 http://jgst.issgeac.ir/browse.php?a_code=A-10-53-3&slc_lang=fa&sid=1 S. Haji-Aghajany سعید حاجی آقاجانی s_h_aghajany@mail.kntu.ac.ir 10031947532846005354 10031947532846005354 No K.N.Toosi University of Technology, Tehran, Iran دانشگاه صنعتی خواجه‌ نصیرالدین‌ طوسی Y. Amerian یزدان عامریان amerian@kntu.ac.ir 10031947532846005355 10031947532846005355 Yes K.N.Toosi University of Technology, Tehran, Iran دانشگاه صنعتی خواجه‌ نصیرالدین‌ طوسی