联合集成学习算法和数值天气预报模型的天顶对流层干延迟预报
编号:2026
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更新:2023-04-10 23:50:49 浏览:450次
口头报告
摘要
先验天顶对流层干延迟 (Zenith Hydrostatic Delay,ZHD) 是GNSS高精度数据处理的重要参数,其精度的提升有利于提高GNSS的定位精度。同时高精度的ZHD有利于从天顶对流层延迟 (Zenith Tropospheric Delay, ZTD) 中分离出精确的天顶湿延迟 (Zenith Wet Delays, ZWD) 用于反演大气可降水量 (Precipitable Water Vapor, PWV)。基于数值天气预报模型(NWP)预报ZHD是一种很有前景的方法。然而NWP模型在气象观测站稀疏的地区精度较低,比如在气象观测站相对稀疏的中国地区(尤其是西部地区)。为解决这一问题,本文利用集成学习算法(GBDT/XGBoost/LightGBM)构建了维也纳数据服务中心ZHD预报模型VMF3_FC的误差抵偿模型。训练模型的输入包括测站的3D坐标、时间和VMF3_FC ZHD,输出为高精度的探空ZHD(RS ZHD)。利用2018年4月10日至2019年底148个探空站点的VMF3_FC ZHD和RS ZHD训练模型,2020年148个站的RS ZHD做检验。建模结果显示:基于GBDT/XGBoost/LightGBM的抵偿模型(记为GZHD/XZHD/LZHD)的内符合精度bias分别为0 mm、0.2 mm、0 mm,RMSE为3.0 mm、2.9 mm、2.9 mm。检验结果表明,GZHD、XZHD、LZHD与 RS ZHD具有较好的一致性,较VMF3_FC和GPT3,ZHD的bias有显著的改善,分别从4.1 mm和3.1mm降低到0.2 mm、0.2 mm、0 mm。RMSE从11.8 mm和13.1 mm 分别降低到3.1 mm、3.1 mm、3.9 mm,提升率分别为72.1%/73.7%,72.1%/73.7%和64.9%/66.9%。新模型具备较高的精度,而且拥有捕捉ZHD快速变化的能力,这能提高GNSS导航定位精度和扩展GNSS在气象学中的应用。
关键词
数值天气预报,天顶对流层干延迟,集成学习算法,GNSS定位与气象,预报
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