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Manuel Hernández-Pajares
Wir haben 1 Artikel von und mit Manuel Hernández-Pajares gefunden.
Global models of the ionosphere obtained by integration of GNSS and satellite altimetry data
Kurzfassung
Durch die hohe Dichte von freien Ionen und Elektronen in der Ionosphäre werden die Beobachtungen aller geodätischen Weltraumverfahren, die im Mikrowellenbereich operieren, verzögert. Die Laufzeitverzögerung der Beobachtungsstrahlen ist in erster Näherung proportional zum so genten Gesamtelektronengehalt entlang des Strahlenwegs (Slant Total Electron Content, STEC). Dieser Effekt kann nur dann korrigiert werden, wenn dieMessungen auf zwei verschiedenen Frequenzen erfolgen. Auf diese Weise lässt sich aber auch Information über die Ionosphärenparameter in Form von TEC-Werten gewinnen. Die klassischen Eingabedaten für die Entwicklung globaler Karten der Ionosphäre (Global Ionosphere Maps, GIM) sind Zweifrequenzbeobachtungen des Globalen Satellitennavigationssystems (Global Navigation Satellite System, GNSS). Die GNSS-Stationen sind jedoch nicht homogen auf der Erde verteilt, wobei vor allem die Meeresoberfläche schlecht abgedeckt ist. Andererseits liefern die Zweifrequenz-Messungen von Satellitenaltimetrie Missionen wie Jason-1 Information für die Ionosphärenparameter genau über den Ozeanen. Aufgrund der begrenzten Verteilung dieser Messungen, sowie einiger offenen Fragen bezüglich der systematischen Fehler, werden die Altimetrie Daten derzeit nur zur Validierung der GNSS GIM genutzt. Man kann jedoch annehmen, dass gewisse Besonderheiten der Ionosphärenparameter, die von Satellitenaltimetrie-Messungen erhalten werden, die Inkonsistenzen der GNSS Beobachtungen ausgleichen können. In dieser Studie werden für die Erzeugung globaler Ionosphärenkarten in zweistündigen Intervallen neben GNSS auch Messungen aus Satellitenaltimetrie herangezogen, deren Verteilung die mangelhafte GNSS-Abdeckung der Meeresoberfläche auszugleichen hilft. Außerdem erlaubt diese Methode die unabhängige Schätzung von systematischen, technikspezifischen Fehlern. Deshalb wird neben den täglichen Werten der instrumentellen Einflüsse (Differential Code Biases, DCB) aller GNSS Satelliten und Empfänger auch ein konstanter täglicher Jason-1 Messfehler geschätzt und untersucht.
Abstract
The high free-electron and ion density in the ionosphere disturbs both the group and phase velocity of the signals of all space geodetic techniques, operating in the microwave band. In first approximation this delay is proportional to the so-called Slant Total Electron Content (STEC) along the ray path and can be corrected only if the measurements are carried out at two distinct frequencies. On the other hand, this effect allows information to be gained about the parameters of the ionosphere in terms of Total Electron Content (TEC) values. The classical input data for the development of Global Ionosphere Maps (GIM) of the total electron content is obtained from dual-frequency Global Navigation Satellite System (GNSS) observations. However, the GNSS stations are inhomogeneously distributed, with large gaps particularly over the sea surface, which lowers the precision of the GIM over these areas. On their part, dual frequency satellite altimetry missions such as Jason-1 provide information about the ionosphere precisely above the sea surface. Due to the limited spread of the measurements and some open questions related to their systematic errors, the ionospheric data from satellite altimetry is used only for cross-validation of the GNSS GIM so far. It can be anticipated however, that some specifics of the ionosphere parameters derived by satellite altimetry will partly balance the inhomogeneity of the GNSS data. In this study we create two-hourly GIM from GNSS data and additionally introduce satellite altimetry observations, which help to compensate the insufficient GNSS coverage of the oceans. Furthermore, this method allows the independent estimation of systematic instrumental errors, affecting the two types of measurements. Thus, besides the daily values of the Differential Code Biases (DCB) for all GNSS satellites and receivers, also a constant daily bias for the Jason-1 satellite is estimated and investigated.
Durch die hohe Dichte von freien Ionen und Elektronen in der Ionosphäre werden die Beobachtungen aller geodätischen Weltraumverfahren, die im Mikrowellenbereich operieren, verzögert. Die Laufzeitverzögerung der Beobachtungsstrahlen ist in erster Näherung proportional zum so genten Gesamtelektronengehalt entlang des Strahlenwegs (Slant Total Electron Content, STEC). Dieser Effekt kann nur dann korrigiert werden, wenn dieMessungen auf zwei verschiedenen Frequenzen erfolgen. Auf diese Weise lässt sich aber auch Information über die Ionosphärenparameter in Form von TEC-Werten gewinnen. Die klassischen Eingabedaten für die Entwicklung globaler Karten der Ionosphäre (Global Ionosphere Maps, GIM) sind Zweifrequenzbeobachtungen des Globalen Satellitennavigationssystems (Global Navigation Satellite System, GNSS). Die GNSS-Stationen sind jedoch nicht homogen auf der Erde verteilt, wobei vor allem die Meeresoberfläche schlecht abgedeckt ist. Andererseits liefern die Zweifrequenz-Messungen von Satellitenaltimetrie Missionen wie Jason-1 Information für die Ionosphärenparameter genau über den Ozeanen. Aufgrund der begrenzten Verteilung dieser Messungen, sowie einiger offenen Fragen bezüglich der systematischen Fehler, werden die Altimetrie Daten derzeit nur zur Validierung der GNSS GIM genutzt. Man kann jedoch annehmen, dass gewisse Besonderheiten der Ionosphärenparameter, die von Satellitenaltimetrie-Messungen erhalten werden, die Inkonsistenzen der GNSS Beobachtungen ausgleichen können. In dieser Studie werden für die Erzeugung globaler Ionosphärenkarten in zweistündigen Intervallen neben GNSS auch Messungen aus Satellitenaltimetrie herangezogen, deren Verteilung die mangelhafte GNSS-Abdeckung der Meeresoberfläche auszugleichen hilft. Außerdem erlaubt diese Methode die unabhängige Schätzung von systematischen, technikspezifischen Fehlern. Deshalb wird neben den täglichen Werten der instrumentellen Einflüsse (Differential Code Biases, DCB) aller GNSS Satelliten und Empfänger auch ein konstanter täglicher Jason-1 Messfehler geschätzt und untersucht.
Abstract
The high free-electron and ion density in the ionosphere disturbs both the group and phase velocity of the signals of all space geodetic techniques, operating in the microwave band. In first approximation this delay is proportional to the so-called Slant Total Electron Content (STEC) along the ray path and can be corrected only if the measurements are carried out at two distinct frequencies. On the other hand, this effect allows information to be gained about the parameters of the ionosphere in terms of Total Electron Content (TEC) values. The classical input data for the development of Global Ionosphere Maps (GIM) of the total electron content is obtained from dual-frequency Global Navigation Satellite System (GNSS) observations. However, the GNSS stations are inhomogeneously distributed, with large gaps particularly over the sea surface, which lowers the precision of the GIM over these areas. On their part, dual frequency satellite altimetry missions such as Jason-1 provide information about the ionosphere precisely above the sea surface. Due to the limited spread of the measurements and some open questions related to their systematic errors, the ionospheric data from satellite altimetry is used only for cross-validation of the GNSS GIM so far. It can be anticipated however, that some specifics of the ionosphere parameters derived by satellite altimetry will partly balance the inhomogeneity of the GNSS data. In this study we create two-hourly GIM from GNSS data and additionally introduce satellite altimetry observations, which help to compensate the insufficient GNSS coverage of the oceans. Furthermore, this method allows the independent estimation of systematic instrumental errors, affecting the two types of measurements. Thus, besides the daily values of the Differential Code Biases (DCB) for all GNSS satellites and receivers, also a constant daily bias for the Jason-1 satellite is estimated and investigated.
Keywords/Schlüsselwörter
keine
keine
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