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《GNSS近地空間環境學》，出版社： 科學出版社，ISBN：9787030785183。
書籍對於人類原有很重大的意義，但，書籍不僅對那些不會讀書的人是毫無用處，就是對那些機械地讀完了書還不會從死的文字中引申活的思想[1]的人也是無用的。 —— 烏申斯基[2]
內容簡介
以北斗和GPS為代表的全球導航…系統（GNSS）技術的發展成熟，其應用領域也從經典的導航、定位、定時拓展到了近地空間環境監測，並在一定程度上變革了原有的大氣和地表物理參量監測方法，為地球科學的融合發展賦予了新的動能。筆者在前人研究成果的基礎上，結合自身的研究經驗，對GNSS技術在近地空間環境監測中的應用進行深度思考和總結，圍繞「GNSS近地空間環境學」這一概念，以原理闡述和實例分析相結合的方式系統性地介紹GNSS技術在大氣誤差建模、對流層水汽監測、電離層電子含量監測及地表物理參量監測等領域的理論、方法和應用。本書在撰寫過程中，既注重知識源頭的追溯，又注重理論方法的創新，過程闡述詳細清晰而不失簡約，以期讀者準確理解GNSS近地空間環境學的基本概念、原理和方法。
目錄
第1章 緒論1
1.1 概述1
1.2 地球大氣層2
1.3 地球表面6
1.4 近地空間環境監測7
1.4.1 大氣和地表觀測手段7
1.4.2 GNSS近地空間環境學的形成與發展11
第2章 GNSS定位模型及大氣延遲估計12
2.1 單點定位模型12
2.2 精密單點定位模型12
2.2.1 IF-PPP模型13
2.2.2 UU-PPP模型14
2.2.3 IC-PPP模型14
2.2.4 UofC模型14
2.2.5 PPP隨機模型15
2.3 相對定位模型15
2.3.1 GNSS單差觀測方程16
2.3.2 GNSS雙差觀測方程17
2.3.3 中長基線模糊度解算17
2.4 GNSS大氣延遲參數估計19
2.4.1 基於實測數據的TEC估計20
2.4.2 基於GIM模型的STEC估計22
2.4.3 基於實時模型的TEC估計23
2.4.4 對流層延遲估計24
第3章 GNSS對流層關鍵參量建模26
3.1 概述26
3.1.1 對流層延遲26
3.1.2 大氣加權平均溫度建模30
3.2 地基GNSS水汽探測的基本原理32
3.3 對流層延遲建模方法34
3.3.1 基於氣象參數的對流層延遲模型34
3.3.2 無需氣象參數的對流層延遲模型35
3.3.3 兩種對流層延遲模型的比較36
3.4 加權平均溫度模型41
3.4.1 無需氣象參數的加權平均溫度模型42
3.4.2 氣象參數驅動的高精度加權平均溫度模型49
3.5 基於大氣預報資料的ZHD、ZWD和Tm模型58
第4章 GNSS三維水汽監測63
4.1 概述63
4.2 GNSS水汽層析的基本原理64
4.3 SWD的恢復65
4.4 層析方程組的構建66
4.5 GNSS水汽層析常規方法67
4.5.1 附加約束的層析方程67
4.5.2 GNSS水汽層析方程的解69
4.6 GNSS水汽層析的迭代重構算法69
4.7 GNSS水汽層析優化策略70
4.7.1 層析網格劃分優化70
4.7.2 側面穿過射線的引入71
4.7.3 地表氣象觀測數據的引入72
4.7.4 先進的反演算法73
4.8 GNSS水汽層析實驗74
4.8.1 格網劃分對層析結果的影響74
4.8.2 側面射線使用對層析結果的影響76
4.8.3 自適應平滑約束加赫爾默特方差分量估計的水汽層析實驗77
第5章 多源水汽數據融合80
5.1 概述80
5.2 基於球冠諧模型的水汽數據融合方法81
5.2.1 基本思想81
5.2.2 球冠諧模型81
5.2.3 赫爾默特方差分量估計83
5.3 基於人工神經網絡的水汽數據融合方法84
5.3.1 基本思想84
5.3.2 廣義回歸神經網絡85
5.3.3 基於廣義回歸神經網絡的水汽數據融合86
5.4 PWV數據融合實驗87
5.4.1 實驗區域和數據87
5.4.2 基於球冠諧模型的數據融合實驗89
5.4.3 基於廣義回歸神經網絡的數據融合實驗97
第6章 GNSS數據同化105
6.1 概述105
6.2 同化概念與原理106
6.3 基於WRF模型的數據同化過程107
6.3.1 觀測值文件的準備108
6.3.2 觀測值文件的預處理110
6.3.3 觀測值文件的同化110
6.4 數據同化實驗110
6.5 數據同化與層析技術的比較與結合111
6.5.1 數據同化與層析技術獲取濕折射率的比較111
6.5.2 數據同化與水汽層析技術的結合115
第7章 電離層探測116
7.1 概述116
7.2 GNSS二維電離層模型116
7.2.1 電離層單層假設116
7.2.2 電離層投影函數118
7.2.3 電離層二維建模119
7.2.4 電離層參考系統121
7.3 多源數據融合的二維電離層模型122
7.3.1 多源VTEC計算122
7.3.2 基於球諧模型的多源數據融合124
7.3.3 方差分量估計125
7.3.4 數據實驗125
7.4 等離子體層電子含量二維模型129
7.4.1 等離子體層研究進展129
7.4.2 等離子體層電子含量提取方法130
7.4.3 全球等離子體層電子含量模型建立131
7.4.4 全球等離子體層電子含量模型算例分析132
第8章 GNSS三維電離層監測141
8.1 概述141
8.2 GNSS電離層層析原理142
8.3 GNSS電離層層析方程143
8.4 GNSS電離層層析重構算法144
8.4.1 迭代重構算法144
8.4.2 非迭代重構算法146
8.5 基於改進IG指數的GNSS電離層同化模型147
8.6 GNSS三維層析實驗149
8.6.1 迭代重構算法實驗149
8.6.2 非迭代重構算法實驗153
8.6.3 多源數據融合實驗158
8.6.4 數據同化實驗163
第9章 GNSS電離層監測的科學應用170
9.1 行進式電離層擾動170
9.1.1 數據分布170
9.1.2 結果分析171
9.2 地震電離層擾動179
9.2.1 數據分布179
9.2.2 水平傳播特徵179
9.2.3 垂直高度分布181
9.2.4 不同高度傳播速度分析185
9.2.5 三維結構分析及機理解釋186
9.3 火山電離層異常187
9.3.1 數據分布188
9.3.2 擾動特徵分析188
9.4 颱風電離層異常196
9.4.1 數據分布197
9.4.2 「杜鵑」颱風電離層異常傳播分析197
9.4.3 颱風引發電離層異常統計分析201
第10章 地基GNSS反射測量技術205
10.1 概述205
10.2 雙天線模式205
10.2.1 雙天線測高206
10.2.2 雙天線測土壤濕度207
10.3 單天線模式209
10.3.1 干涉反射測量技術209
10.3.2 干涉模式技術213
第11章 星載GNSS反射測量技術216
11.1 概述216
11.2 星載GNSS-R原理217
11.2.1 星載GNSS反射信號幾何關係217
11.2.2 閃爍區和菲涅耳反射區218
11.3 時延-多普勒219
11.3.1 時延-多普勒二維相關功率219
11.3.2 多普勒相關功率221
第12章 GNSS-R科學應用223
12.1 GNSS-R海洋應用223
12.1.1 海面風場223
12.1.2 海面測高225
12.1.3 海冰探測226
12.1.4 其他海洋應用227
12.2 GNSS-R陸地應用228
12.2.1 積雪探測229
12.2.2 地表土壤濕度探測229
12.2.3 內陸水體探測231
12.2.4 植被監測232
12.2.5 其他陸地應用233
參考文獻235