GNSS基准站网数据处理方法中的传播路径误差

1.电离层延迟

电离层指的是高出地球表面50～1000km的大气层。在太阳光的强烈照射下，电离层中的中性气体分子被电离而产生大量的正离子和自由电子，从而形成了一个电离区域。电磁波信号在穿过电离层时，其传播速度会发生变化，变化程度主要取决于电离层中的电子密度和信号频率；其传播路径也会略微弯曲，但对测距结果所产生的影响不大，一般情况下可不予考虑。

电离层延迟误差是影响GPS定位的主要误差源之一。其引起的距离误差一般白天可达15m，夜晚可达3m；在天顶方向最大可达50m，水平方向最大可达150m。在基线较短的情况下(小于10km)，电离层延迟可以通过双差进行有效的削弱。但是，通常基线越长，双差后残余的电离层影响就越大。

GNSS基准站网数据处理中，由于基准站的接收机一般是双频接收机，并且具有较好的接收性能，因此采用双频改正消去电离层延迟的一阶改正。GPS现代化后或者BDS，由于增加了第三频率，可以通过三频组合观测值消去电离层延迟的二阶项改正。Galileo系统的发展将带来四个频率，采用四频组合观测值即可以消去电离层延迟三阶项改正。

2.对流层延迟

对流层延迟一般泛指非电离大气对电磁波信号的折射。非电离大气包括对流层和平流层，大约是大气层中从地表面向上50km的部分。由于折射的80%发生在对流层，所以通常将两者对GPS信号的影响统称为对流层延迟。研究表明，对于工作频率在15GHz以内的微波而言，对流层使该种信号的传播路径比几何路径长，所导致的传播路径弯曲较小可忽略不计。对流层导致的GNSS信号传播路径增长的距离即为对流层延迟量，天顶方向的对流层延迟约为2.3m；当卫星高度角为10°时，对流层延迟将增加至13m左右。(www.xing528.com)

对流层延迟通常表示为天顶方向的对流层折射量ΔDz与同高度角有关的映射函数M(E)之积：

对流层延迟的80%～90%是由大气中干燥气体引起的，称为干分量；其余10%～20%是由水汽引起的，称为湿分量。因此，对流层延迟也通常用天顶方向的干、湿分量和相应的映射函数表示：

其干、湿分量通常采用天顶对流层延迟模型表示，具有代表性的模型是Saastamoinen模型和Hopfield模型。二者都能对干分量做较好的改正，精度为毫米级，但由于水汽分布不均，且随时间变化，因此湿分量改正精度较差，天顶方向一般为厘米级。为了有效提高对流层延迟模拟的精度，通常采用对流层模型改正联合附加未知参数法实现。

在GNSS基准站网数据处理中，由于基准站坐标已知且长期观测，如果能够很好地测定温度、气压等气象参数，我们可以采用模型获得厘米级的对流层延迟。如果不能获得可靠的气象参数，基线距离较短时可以直接采用标准大气参数，较长时则在计算基准站模糊度的同时估计对流层延迟参数。流动站的数据处理一般采用基准站网建立的对流层误差改正模型或用内插方法得到的改正数进行改正。