امروز : یکشنبه, 02 مهر 1396
دوشنبه, 15 مهر 1392 ساعت 06:49

توموگرافی تروپوسفر مرطوب بوسیله داده های GNSS

نوشته شده توسط  م.سلیم آبادی
این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

چکیده:

GNSS (سیستم ناوبری ماهواره ای جهانی) بعنوان یک تهیه کننده منبع داده های هواشناسی و هواسنجی توسعه نیافته است. اما با استراتژی پردازش دقیق و تخصصی می توان از آن در این زمینه بهره برد. هواسنجی GNSS عبارت است از: کاربرد سیگنال GNSS اشعه های ردیابی شده بعنوان اشعه های اسکن کننده در ورودی مدل توموگرافیک. مدل به تعدادی وکسل voxel تقسیم می شود. این سیستم وارونه شده و مقادیر انکسار بدست می آید. معمولا همانند اکثر پردازشهای وارونه یک مشکل در زمینه سیستم مشخص نشده وجود دارد و در نتیجه ماتریس کوفاکتور به 1 نزدیک است. برای اجتناب از منفرد بودن باید شرایط اضافی یا قیودی به سیستم اضافه شود. در اینجا پارامترهای اضافی با کمک آنالیز جریان هوا و پروسه اصلاح سازی (تریمینگ) تاخیر رطوبت اریب Slant Wet Delay (SWD) استخراج می شوند. پارامترهای مصنوعی جریان نظیر فرکانس برونت-وایسالا و عدد فرود نیز تعیین می شوند. از این طریق نوع جریان مشخص شده و آنالیز تاثیر مانع اوروگرافیک کمیت سنجی می شود. SWDهای حاصل از مشاهدات GNSS در برابر SWD حاصل از ردیابی اشعه ها در مدل COAMPS مورد ارزیابی قرار گرفتند. بعنوان یک تحقیق میدانی مدل توموگرافی GNSS برای مشاهدات GNSS واقعی حاصل از شبکه GNSS منطقه کارکونوسز واقع در کوه های سودتی استخراج شدند و با مدل COAMPS مقایسه شدند. نتایج بهبود قابل ملاحظه ای را در مقایسه با نتایج مدل توموگرافیک ساده نشان می دهند.

مقدمه:

فعالیت انسان در حوزه ارسال مقدار زیادی از سیگنالهای رادیویی به اتمسفر امری آشکار و مبرهن است. سیگنالهای زیرساختار سل فونها، سیگنالهای رادیویی، تلویزیونی و ماهواره ای همگی از بخش واحدی از اتمسفر یعنی تروپوسفر عبور می کنند. هنگام انتشار، سیگنال تحت تاثیر ساختار دانسیته لایه بهمراه اغتشاشات، فلاکسهای حرارتی و جابجايى و حرکت طبقات اتمسفرى بصورت افقى تحت تاثير گرما قرار می گیرد. تمام این تاثیرات در نواحی کوهستانی افزایش می یابد. اگر وسیله ای برای ارزیابی این اثرات داشتیم، اطلاعات بسیار حیاتی درباره آب و هوا به ما می داد. تغییر پذیری تروپسفر ماحصل چندین فاکتور است. اولین مورد سیکلها یا چرخه های فصلی است (که از مهمترین عوامل در عرض جغرافیایی میانی در شرایط آب و هوایی قاره ای است) (جین و همکاران، 2007). فاکتور دوم چرخه روزانه یا شبانه روز است که بویژه در آب و هوای خشک مشهود است (جین و همکاران، 2008). مورد سوم تغییر پارامترهای تروپوسفر بواسطه ارتفاع یا ترفیع نقطه است (جین و همکاران، 2007). فاکتور چهارم با مسیر پدیده های ناحیه ای (نظیر بخشهای جلویی عرض جغرافیایی میانی) است (جین و همکاران، 2008). با وجود اینکه 2 مورد اول بخوبی در پروسسینگ داده های GNSS مدل شده اند، اما 2 مورد آخر هنوز در مدل سازی گنجانده نشده اند. فاکتور اصلی ایجاد کننده این تغییر پذیری قابل توجه در تروپوسفر محتویات بخار آب و توزیع در زمان و فضا است. این اثرات تاثیر خاصی در نواحی کوهستانی دارند که در آن نقاط بصورت یکسان بالا رفته و جریان هوا باعث ایجاد پدیده های شدیدتر نسبت به مناطق پست تر می شود. (هولتون، 2004).

آب و هوای کوهستانی بواسطه تغییرات متوالی و سریع فشار، دما و رطوبت معروف است. بنابراین مدل کردن توزیع بخار آب در نواحی کوهستانی مشکل بوده و به روش خاصی نیاز دارد (مورلند و ماتزلر، 2007، گوروا و همکاران، 2003). ما تاثیر جریان هوا روی تخمین تاخیر کل زینت (بالاترین نقطه آسمان) Zenith Total Delay  (ZTD) را نشان داده و روشهای استخراج پارامترها از صوت سنجی رادیویی و مدل پیش بینی عددی آب و هوا (NWP) را جهت تعیین خصوصیات تروپوسفر مورد بحث و بررسی قرار می دهیم. همچنین روش توموگرافی GNSS را بعنوان تکنیکی برای حصول نرخ توزیع بخار آب در تروپوسفر بررسی می کنیم و با استفاده از آن تغییر پذیری مدل نشده را پیش بینی می کنیم. داده های مورد استفاده در این مطالعه بواسطه اردوی 2 روزه در منطقه کارکونوز و 36 ساعت اجرای مدل COAMPS بدست آمد. در این فرآیند 48 دوره  یا اپوچ از مدل توموگرافی GNSS و 36 دوره از خروجی های مدل کوماپس COAMPS وجود داشت.  اولین دوره خروجی های مدل کوماپس عبارت است از اپوچ شماره 48. بنابراین 36 دوره از مشاهدات مشترک وجود دارد. تمام تصاویر با اپوچهای مدل توموگرافی GNSS همخوانی دارند. سیستم پیش بینی مزو اسکیل اتمسفر/ اقیانوس کوپل شده (COAMPS) ایجاد شده و توسط آزمایشگاه تحقیقات دریایی (NRL) بخش هواسنجی دریایی (MMD) توسعه یافته است. (هادور 1997)

2 - مدل توموگرافی Gnss

ساختار فضایی و رفتار لحظه ای و زودگذر بخار آب در اتمسفر (4D) را می توان با استفاده از روش توموگرافی GNSS مدل کرد. تاخیر سیگنال های GNSS بواسطه بخار آب بر اساس دیدگاه های مختلف در اتمسفر ارزیابی و بررسی می شود (بندر و رابی 2007). ایده توموگرافی GNSS در شکل 1 نشان داده شده است.

داده های ورودی توموگرافی GNSS عباراتند از : تاخیر رطوبت انحراف سیگنال SWD، که ماحصل پردازش داده های GNSS هستند، مشاهدات هواسنجی از ایستگاه های اجمالی و داده های مدلهای NWP از داده های مدلهای NWP برای وارسی و کالیبراسیون مدل مورد نظر استفاده می شود. کیفیت و کمیت مشاهدات GNSS بشدت با صورت فلکی ماهواره های GNSS، تعداد ایستگاه های زمینی و فواصل بین ایستگاهی ارتباط دارند. در نتیجه پردازش داده های GNSS زاویه برش مشاهدات GNSS برابر با 3 تا 5 درجه زاویه فراز تنظیم می شود. بعلاوه نتایج تجربی (شکل 10) نشان می دهند که زوایا بین 5 تا 85 درجه متغیر هستند. اما اکثر مشاهدات بین 10 تا 15 درجه هستند. در مورد توموگرافی تروپوسفر GNSS این شرایط معمولا حکم فراساست (بندر و رابی 2007).

در توموگرافی GNSS، SWD با انکسار رطوبت Nw از رابطه زیر مرتبط است:

رابطه 1 

در رابطه فوق A ماتریس طراحی است

در حال حاضر چندین روش برای حل مدل توموگرافی GNSS وجود دارد. روش اول افزودن قیود افقی و عمودی به سیستم معادله 1 و سپس حل آن است (هیراهارا 2000) مورد دوم استفاده از فیلتر گالمن با سیستم معادله مشابه است (فلورس و همکاران 2000) روش سوم یافتن حل مستقیم از معادله اندازه گیری فازی GNSS است (نیلسون و گیرادینارسکی 2006) و روش دیگر تکنیک ساختاربندی مجدد جبری است (بندر و همکاران 2009).

 

شکل 1-مسیر اشعه در واکسلهایی متوالی

دریافت کامل از طریق ایمیل به نویسنده

بازدید 957 بار

نظر دادن

از پر شدن تمامی موارد الزامی ستاره‌دار (*) اطمینان حاصل کنید. کد HTML مجاز نیست.

آمار بازدیدکنندگان سایت

752204
امروز
دیروز
هفته جاری
هفته گذشته
ماه جاری
ماه گذشته
بازدید کل
513
1245
10730
327194
45200
57001
752204
آی‌پی شما: 54.156.58.187
امروز: یکشنبه، 02 مهر 1396 - ساعت: 10:07:41

طراحی شده توسط گروه ژئوبوک 2015-2013 ، تمامی حقوق مطالب متعلق به وبسایت ژئوبوک می باشد.

تماس با ما: