Технологии ГНСС помогут лучше определять атмосферное давление

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) помогают в навигации, с помощью них можно улучшить точность и качество топографической съемки и картографии. Но даже в них не обходится без ошибок и ограничений, причина которых – задержка сигнала, который проходит от спутника к приемнику в тропосфере. Один из компонентов этой задержки сигнала – гидростатическая задержка – появляется из-за присутствия в тропосфере газов, и величина этой задержки меняется с изменением атмосферного давления. Второй компонент задержки зависит от погодных условий, а конкретно – от содержания в облаках водяного пара и конденсированной воды.

Для повышения точности измерений с помощью спутниковой системы необходим метод определения величины задержки сигнала, которая происходит в тропосфере. А точность расчета гидростатической задержки зависит от возможности точно измерить атмосферное давление. В 1948 году был разработан метод расчета, который очень популярен сегодня для определения давления в тропосфере. Но этот стандартный метод дает большую погрешность, если космическая станция ГНСС находится на большей высоте. Очевидно, что для получения более точных данных, которые важны в том числе в геодезии либо для прогнозирования землетрясений, необходимо разработать метод, который будет давать возможность получать более достоверные результаты.

Этим занималась команда ученого Ханг Су из Университета Китайской академии наук. В их исследовании, которое опубликовал GPS Solutions, были приведены результаты изучения командой влияния атмосферного давления и гидростатической задержки на геодезические приложения ГНСС. Исследования опирались на данные за 17 лет о местонахождении 320 станций ГНСС. Используя почасовую статистику погодных переменных Европейского центра повторного анализа среднесрочных прогнозов погоды (ERA5), команда Ханг Су смогла оптимизировать стандартный метод расчета атмосферного давления, добавив в формулу расчета кроме высоты широту и температуру.

Этот улучшенный метод хотя и более сложный, но дает возможность получать более точные данные про атмосферное давление в определенных участках атмосферы, тем самым минимизируя возможность ошибки в расчетах задержки сигнала. Тестирование нового способа показало, что точность результатов по определению давления выросла на 50%. Кроме того, он позволяет использовать те же станции для измерения содержания водяного пара в атмосфере, которое рассчитывается на основе задержки сигнала.