استفاده از مدل‌هاي عددي هواشناسي و روش رديابي اشعه براي بهبود تعيين موقعيت مطلق دقيق

Precise Point Positioning Improvement Using Ray Tracing and Numerical Weather Models

یكی از مباحث مهم در ژئودزی تعیین موقعیت نقاط است كه به دو روش نسبی و دقیق انجام می‌شود. روش‌ تعیین موقعیت مطلق دقیق (PPP) كه در دو دهه اخیر گسترش یافته و مزایای ویژه‌ای نسبت به روش نسبی دارد، هنوز نتوانسته به دقت روش-های تعیین موقعیت نسبی برسد. عمده‌ی مشكلات این روش مربوط به مدل‌های پردازش، ابهام فاز غیرصحیح و دقت برآورد اثر تروپوسفر است. تاكنون تلاش‌های زیادی برای اصلاح مدل‌ها و كالیبراسیون بایاس فازهای ماهواره‌ای صورت گرفته است. در این مقاله هدف برآورد هرچه دقیق‌تر تأخیر تروپسفری و در نتیجه افزایش دقت تعیین موقعیت با روش تعیین موقعیت مطلق دقیق است. برای این منظور تأخیر توسط پردازش PPP محاسبه می‌گردد، سپس سعی می‌شود بخشی از تأخیر كه این روش نتوانسته مدل كند، توسط روش ردیابی اشعه محاسبه و اعمال گردد تا تعیین موقعیت به دقت بالاتری برسد. امواج منتشره از ماهواره‌ها تحت تأثیر تروپوسفر دچار تأخیر می‌شوند. مدل كردن این تأخیر در روش‌های تعیین موقعیت برای دستیابی به دقت بالا، بسیار مهم است. روش‌های مختلفی مانند روش ردیابی اشعه و استفاده از توابع نگاشتی مثل GMF , VMF , كه تأخیر زنیتی را به تأخیر مایل تبدیل می‌كند، برای برآورد این تأخیر موجود است. در این مقاله تأخیر مایل تروپوسفری با استفاده از مدلهای عددی هواشناسی توسط ردیابی اشعه محاسبه شده است و اختلاف آن با تأخیرات مایل تروپوسفری بدست آمده به سه روشی كه به تفضیل شرح داده خواهد شد )با استفاده از تابع نگاشت GMF و تأخیر زنیتی بدست آمده از روشPPP ) به فایل‌های RINEX اعمال شده است. سپس برای فایل‌های RINEX اصلاح شده، پردازش PPP انجام شد. در واقع هدف ساختن فایل مشاهداتی RINEX جدیدی است كه تأخیر مایل حاصل از PPP به جواب ردیابی اشعه نزدیك باشد. سپس اثر این اصلاح مشاهدات را در مختصات گیرنده حاصل از این روش‌ها بررسی می‌نماییم. با مقایسه‌ی نتایج با مختصات ITRF نقطه، مشخص شد كه اعمال اختلاف بین تأخیر مایل حاصل از حاصلضرب تأخیر زنیتی بدست آمده از روش PPP در 88% تابع نگاشت هیدروستاتیك GMF و 12% از تابع نگاشت غیرهیدروستاتیك با تأخیر حاصل از روش ردیابی اشعه، به فایل‌های مشاهداتی، باعث بهبود تعیین موقعیت مطلق دقیق می‌شود.

During last two decades Precise Point Positioning has been considered as one of the most important methods in satellite geodesy. Despite the efforts to improve the PPP precision, this method has not yet achieved the precision of Relative positioning methods. Most of the efforts on PPP improvement focus on the processing models and phase ambiguity. Modeling the tropospheric delay is very crucial to achieve high precision in Precise Point Positioning. There are different methods to estimate this delay such as ray-tracing or using appropriate mapping functions e.g. GMF, VMF, ,…, which relate the zenith path delay to slant path delay.In this paper, the ray-tracing slant path delay has been used as a reference value. Then three other delays are calculated using zenith path delay obtained from PPP and Global mapping function in different ways. The difference between the delay computed by ray-tracing method and those three other delays is applied to the RINEX observation files. The new RINEX files are implemented for PPP reprocessing. Comparing the achieved results, with the ITRF coordinates of points, shows that applying the difference of slant path delay from ray-tracing and slant path delay which is computed by zenith path delay of PPP (using 88% of hydrostatic global mapping function and 12% of non-hydrostatic global mapping function) to the RINEX files, improve positioning accuracy.