Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 197-209
Интернет-сервис по созданию GPS/ГЛОНАСС карт полного электронного содержания ионосферы для Европейского региона
И.И. Шагимуратов
1 , Ю.В. Черняк
1 , И.Е. Захаренкова
1 , Г.А. Якимова
1 , Н.Ю. Тепеницына
1 , И.И. Ефишов
1 1 Калининградский филиал ИЗМИРАН, Калининград, Россия
Одобрена к печати: 26.12.2015
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-1-197-209
В работе представлены описание и схема функционирования Интернет-сервиса для создания карт полного электронного содержания ионосферы (TEC – Total Electron Content). Разработанный программный комплекс осуществляет сбор, обработку данных и построение ТЕС карт для Европейского региона. В качестве входных данных используются двухчастотные GPS/ГЛОНАСС наблюдения в формате RINEX. Представлена методология восстановления абсолютной величины ТЕС по исходным измерениям задержек сигналов L1/L2. Описан алгоритм определения задержек сигналов в аппаратуре спутника и приёмника, необходимый для калибровки исходных групповых измерений. Для нахождения неоднозначности фазовых измерений предложен алгоритм совместной обработки групповых и фазовых измерений, который обеспечил получение абсолютной величины ТЕС. При формировании карт ТЕС используются одновременные фазовые наблюдения более 180 GPS станций европейской сети EPN. Карты ТЕС имеют временное разрешение 5 минут. Пространственное разрешение карт составляет 1°×1° по широте и долготе, что позволяет детально исследовать структуру и динамику ионосферы во время различных геофизических событий. В качестве примера продемонстрирована динамика вариабельности ионосферного ТЕС над Европой во время солнечного затмения 20 марта 2015 г.
Ключевые слова: ионосфера, ГЛОНАСС, GPS, полное электронное содержание (ТЕС), карты ТЕС, интернет-сервис
Полный текстСписок литературы:
- Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. -Иркутск: ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН. 2006. 480 с.
- Шагимуратов И.И., Баран Л.В., Ефишов И.И., Якимова Г.А. Абсолютные ионосферные измерения на основе GPS // Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. Сборник трудов МФТИ. 1996. С. 111–120.
- Шагимуратов И.И., Черняк Ю.В., Захаренкова И.Е., Якимова Г.А. Использование карт полного электронного содержания для анализа пространственно-временной структуры ионосферы // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 9. С. 1–8.
- Baran L.W., Shagimuratov I.I., Tepenitsyna N.J. The use of GPS for ionospheric studies // Artificial Satellites. 1997. Vol.32. No. 1. P. 49–60.
- Ghoddousi-Fard R, Héroux P, Danskin D, Boteler D. Developing a GPS TEC mapping service over Canada // Space Weather. 2011. Т. 9. № 6. doi: 10.1029/2010SW000621.
- Liu L., Wan W., Ning B., Zhang M. Climatology of the mean total electron content derived from GPS global ionospheric maps // J. Geophys. Res. 2009. No. 114. (A06308). P. 1–13.
- Mannucci A.J., Wilson B.D., Yuan D.N., Ho C.H., Lindqwister U.J., Runge T.F. A global mapping technique for GPS-derived ionospheric total electron content measurements // Radio Science. 1998. Vol. 33. No. 3. P. 565–582.
- Meza A., Natali M.P, Fernández L.I. Analysis of the winter and semiannual ionospheric anomalies in 1999–2009 based on GPS global International GNSS Service maps // J. Geophys. Res. 2012. No. 117. (A01319). doi:10.1029/2011JA016882.
- Sardon E., Rius A., Zarraoa N. Estimation of the transmitter and receiver differential biases and the ionospheric total electron content from Global Positioning System observations // Radio Science. 1994. Vol. 29. No. 3. P. 577–586.
- Shagimuratov I., Chernouss S., Cherniak Iu. Zakharenkova I., Efishov I. Phase Fluctuations of GPS Signals Associated with Aurora // Proceedings of EuCAP 2015. Lisbon 2015. P. 70–74.
- Wilson B.D., Mannucci A.J., Edwards C.D. Subdaily northern hemisphere ionospheric maps using an extensive network of GPS receivers // Radio Science. 1995. Vol. 30. № 3. P. 639–648.
- Yilmaz A., Akdogan K.E., Gurun M. Regional TEC mapping using neural networks // Radio Science. 2009. No. 44. (RS3007). doi: 10.1029/2008RS004049.
- Zhang W., Zhang D.H., Xiao Z. The influence of geomagnetic storms on the estimation of GPS instrumental biases // Ann. Geophys. 2009. No. 27. P. 1613–1623.
- Zhao B., Wan W., Liu L., Mao T. Morphology in the total electron content under geomagnetic disturbed conditions: results from global ionosphere maps // Ann. Geophys. 2007. No. 25. P. 1555–1568.