*中国科学院国家天文台基本天文学及其应用系列丛书天基GPS气象学与反演技术
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作者： 严豪健 等编著
出 版 社： 中国科学技术出版社
出版时间： 2007-1-1字数： 360000版次： 1页数： 317印刷时间： 2007/01/01开本： 16开印次： 1纸张： 胶版纸I S B N ： 9787504644862包装： 平装内容简介
本书综合介绍了国际上已经实施和正在研究的GPS掩星计划的进展和现状，全面地阐述了整个掩星系统和数据处理系统。本书内容既包括了掩星技术的基本原理、理论和技术，又对各具体的测量系统和观测成果进行模拟、分析、比较和评价。本书总结了这一领域内近20年的工作，展望了今后的发展，也为推进我国的GPS掩星计划献计献策。可以说，在当今国内外的文献目录中，这是第一本论述GPS掩星和反演技术的学术专著。
作者简介
严豪健 男，浙江宁海人，1945年生于上海，1968年12月毕业于南京大学天文系，1977～2005年就职于上海天文台，为上海天文台研究员、博士生导师。
主要研究方向：天体测量中的等高技术、天球参考系、卫星测量中的广义相对论效应、非旋转原点、大气折射、GPS（全球定位系统）技术反演地球大气等。建立了大气折射母函数理论，首次获得了大气折射积分的近似解析解，开创了现代大气折射研究新领域。在国内外杂志中发表论文90多篇，出版专著《现代大气折射引论》和《天基GPS气象学与反演技术》。
目录
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 地球大气
1.3 GPS反演地球大气的科学意义
第二章 GPS系统和大气折射基础
2.1 GPS系统简介
2.2 GPS观测模式和观测方程
2.3 大气折射基础
第三章 地基GPS气象学
3.1 地基GPS气象学的简单发展历史
3.2 天顶延迟改正和地基GPS气象学的反演方程
3.3 斜向水汽积分的测定和四维水汽层析
3.4 上海地区GPS综合应用网和地基GPS气象学实验
第四章 天基GPS气象学基础
4.1 前言
4.2 光学近似和Abel积分变换
4.3 几何光学下的相位反演
4.4 Abel积分变换的奇点讨论
4.5 中性大气剖面
4.6 电离层反演
4.7 振幅反演
4.8 分辨率
第五章 观测资料的预处理
5.1 掩星观测数据
5.2 空间和时间系统
5.3 电离层效应的消除
5.4 观测数据的平滑和优化
5.5 高层大气观测数据的优化
5.6 周跳的识别和修复
第六章 无线电掩星技术系统及标准算法
6.1 LEO卫星的精密定轨
6.2 校正模块
6.3 数据的滤波、平滑和大气多普勒残差计算
6.4 地球扁率修正
6.5 弯曲角和碰撞参数剖面
6.6 电离层修正
6.7 统计优化弯曲角
6.8 Abel积分变换求大气折射率剖面
6.9 大气密度、压强、干温剖面
6.10 水汽剖面
6.11 反演结果的质量检验
6.12 标准算法流程图
6.13 CHAMP卫星观测归算实例
6.14 数据处理系统的时问延迟
第七章 物理反演
7.1 衍射法
7.2 后传播反演
7.3 正则变换
7.4 无线电光学和滑动频谱
7.5 全谱反演
7.6 物理反演中的信号源位置变化补偿
第八章 误差分析
8.1 接收机和发射机的钟差
8.2 随机误差
8.3 系统误差
8.4 不规则误差
8.5 低对流层误差和改进
8.6 多路径效应
8.7 超折射
8.8 反演剖面的精度估计
第九章 数值模拟
9.1 球对称大气积分算子
9.2 射线跟踪法
9.3 通约GPS／LEO卫星对地面观测点的控制
第十章 变分同化和GPS气象学
10.1 变分同化
10.2 GPS气象学
10.3 全球变化
第十一章 准掩星技术
11.1 山基或飞行器载掩星
第十二章 国际上相关的天基GPS掩星研究计划
12.1 MicroLab—1（GPS／MET）
12.2 Orsted和Sunsat计划
12.3 SAC—C计划
12.4 CHAMP计划
12.5 GRACE
12.6 COSMIC计划
12.7 ACE+计划
附录A 光的干涉
附录B 光的衍射和Fresnel半波带
附录C 电离层改正
附录D 利用切比雪夫多项式计算卫星的坐标和速度
参考文献
书摘插图
第一章 绪论
1.1 引言
地球大气从地表一直延伸到上千千米的高空，然后与星际物质相融合。它的存在是一切生命最基本的生存条件。大气层为地球阻挡了来自行星际和星际的各种有害辐射，防止地球能量和水汽的逃逸，是地球生物圈良好的天然保护屏障。大气中发生的各种现象和变化过程与人类的生活息息相关，例如风、云、雨、雪、雾、霓、虹、雹、雷电、寒潮、暖流等发生在大气中的自然现象，都直接影响着人类的基本生活和生产活动，也对地球的自然环境变迁以及其他生命的生存和繁衍产生重大影响。随着科学的发展和人类活动不断向高层大气和太空领域的拓展，广阔的太空也成为当今世界各国科研、商业和军事争夺的新领域。因此，对地球大气的化学成分和物理性质，以及随之发生的各种自然现象的探测和研究是当今地球科学的一个重要研究课题。
作为大气科学的一个应用分支，以天气和气候变化为主要研究内容的气象学是直接与人类日常生活和生产活动相联系的学科，它主要涉及发生在低层地球大气中的各种物理现象和一般的化学现象。气象学所需的大气参数及其时一空变化的观测数据，除了用在地球表面上广泛分布的、进行常规地表气象参数观测的地面气象站以外，还有无线电探空气球、气象卫星、微波雷达等其他遥感技术。这些技术有其各自技术上的特长，也都存在一定的缺陷；作为单一的观测手段，或在观测精度上，或在观测条件上，或在时一空分辨率上可能无法达到当前的应用要求。
地面气象站获得的是站点上高精度的温度、压力、湿度、风、雨、日照等数据；但难以获得观测站上空的大气气象参数剖面。
无线电探空气球（radiosonde）是最常用的大气剖面探测工具之一。目前，大约有1000个准全球分布的、进行常规服务的测站组成一个观测网络；它具有高精度、高垂直分辨率、“准”全球网覆盖等优点。
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