对流层折射（Tropospheric Refraction）

　　对流层(Troposphere)一般是指地面以上40km 范围内的大气层，它占整个大气层质量的99%。对流层主要包括氮(约78.03%)、氧(约20.99%)、水蒸气、二氧化碳、氨、惰性气体硫化物和尘埃等。对流层由很强的对流作用，风、雨、雪、雾等天气现象都出现在这一层中。因此对流层中的水滴、冰晶和尘埃等成分的含量，随着季节交替、地理纬度和空间位置的不同而变化，它们对电磁波的传播都有较大影响。

　　对流层对电磁波传播的折射效应，这种影响称为对流层延迟(Tropospheric Delay)。在GPS 定位中，对流层延迟一般用来泛指非弥散介质对电磁波的折射。对流层和平流层中虽含有少量带电离子，但对于频率小于15GHz 的电磁波而言，可以认为是非弥散介质。由此，对流层延迟包括对流层和平流层(地面以上50km)共同的影响，但由于折射的80%以上发生在对流层，所以统一称为对流层延迟。在对流层延迟的影响下，卫星位于天顶方向(高度角90°)时，大约产生2.3m 的误差;高度角5°时，大约有25m 的误差。这种影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关，是精密GPS 定位中必须要考虑的误差项。

　　对流层折射的影响主要是使电磁波传播路径与几何距离相异，因而也叫过剩路径长度(Excess Path Length)。假设大气折射引起的过剩路径长度为Dtrop，则它就等于测距信号光学路径长度L 与几何距离R 之差，可表示为：

　　式中，s 为光学传播路径;n(s)为折射率，它是s 的函数。

　　实际计算中，常把过剩路径长度Dtrop 表示为天顶方向上对流层折射分量Dz 与映射函数M(E)的乘积，其中M(E)是卫星高度角(Satellite Elevation)E 的函数。

　　对流层延迟的90%由干燥气体引起，称为干分量;其余10%由水汽引起，称为湿分量。于是，(4-12)式可进一步表示为：

　　式中，Dz,dry、Dz,wet 为分别表示对流层延迟天顶方向上的干、湿分量;Mdry(E)、Mwet(E)为分别表示干、湿分量映射函数。

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