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Titre : Assimilation de données GPS pour la prévision de la convection profonde Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Xin H. Yan, Auteur ; Véronique Ducrocq, Directeur de thèse ; Andrea Walpersdorf, Directeur de thèse Editeur : Toulouse : Université de Toulouse 3 Paul Sabatier Année de publication : 2009 Importance : 124 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Thèse en vue de l'obtention du doctorat de l’université de Toulouse délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier, Discipline ou spécialité : Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'EspaceLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] convection
[Termes IGN] données GPS
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] orage
[Termes IGN] pluie
[Termes IGN] prévision météorologiqueIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Ce travail de thèse visait à exploiter le potentiel des observations GPS sol pour l'assimilation de données à mesoéchelle et la prévision numérique du temps à haute résolution. Nous avons tout particulièrement examiné l'impact de l'assimilation des données GPS sur la prévision à l'échelle convective des systèmes orageux. Les systèmes d'assimilation utilisés sont les systèmes d'assimilation à mesoéchelle de Météo-France : le 3DVAR/ALADIN et le 3DVAR/AROME. Deux cas d'étude ont été traités, avec pour chacun des cas un nombre important de données GPS assimilées au cours de cycles d'assimilation continus sur de longues périodes. Les situations météorologiques des deux cas d'étude sélectionnés sont caractérisées par plusieurs évènements convectifs précipitants. Pour le premier cas d'étude (5-9 septembre 2005) avec plusieurs épisodes de pluie intense affctant les régions Méditerranéennes françaises, le système d'assimilation utilisé est le 3DVAR/Aladin à la résolution de 9,5 km. Un cycle d'assimilation long d'un mois est d'abord réalisé puis les analyses ALADIN issues de ce cycle d'assimilation sont utilisées comme conditions initiales et aux limites de simulations à 2,4 km de résolution horizontale avec le modèle de recherche MesoNH. Pour le second cas d'étude (18-20 juillet 2007), les observations GPS du réseau dense déployé au cours de la campagne COPS en complément des observations du réseau opérationnel européen E-GVPAP sont assimilées directement avec le 3DVAR/AROME à la résolution de 2,5 km. Pour la réalisation de ces expériences, une attention particulière a été portée à la sélection et au prétraitement des observations GPS qui entrent dans les systèmes d'assimilation ; une telle procédure peut être vue comme un premier contrôle de qualité des observations GPS. Pour les deux cas, les résultats des expériences d'assimilation et de prévision avec ou sans assimilation de données GPS montrent un impact positif sur la prévision des précipitations intenses ; l'impact est plus significatif sur le second cas d'étude. Note de contenu :
Introduction
1 Les observations GPS
1.1 Relationship between the tropospheric delay and the Global Positioning System (GPS)
1.2 Formulation of tropospheric delay using refractivity
1.3 Estimation of tropospheric delay using GPS observations
1.4 Advantages, precision and applications of GPS observations for atmospheric water vapour monitoring and meteorological applications
2 Etat de l'art de l'assimilation de données GPS
2.1 Introduction
2.2 The different techniques used for GPS data assimilation
2.3 Assimilation of GPS IWV observations using nudging and OI methods
2.4 Assimilation of GPS observations using variational methods
2.5 Synthesis
3 Les systèmes d'assimilation 3DVAR/ALADIN et 3DVAR/AROME
3.1 The 3DVAR/ALADIN assimilation system
3.2 Assimilation of GPS ZTD observations in the 3DVAR/ALADIN
3.3 The MesoNH model
3.4 The 3DVAR/AROME assimilation system
3.5 Synthesis
4 Impact de l'assimilation de données GPS avec le 3DVAR/ALADIN
4.1 Impact of the observation operator
4.2 Impact of the 3DVAR/ALADIN GPS ZTD assimilation
5 Impact de l'assimilation de données GPS avec le 3DVAR/AROME
5.1 The COPS field campaign
5.2 Benefit of GPS ZTD on QPF of IOP9
5.3 Impact of the observation operator
Conclusion et perspectivesNuméro de notice : 14902 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse française Note de thèse : thèse : Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace : Toulouse 3 : 2009 nature-HAL : Thèse DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76788 Documents numériques
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14902 these 2009 YanAdobe Acrobat PDF
Titre : High-resolution GPS tomography in view of hydrological hazard assessment Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Simon Lutz, Auteur Editeur : Zurich : Schweizerischen Geodatischen Kommission / Commission Géodésique Suisse Année de publication : 2009 Collection : Geodätisch-Geophysikalische Arbeiten in der Schweiz, ISSN 0257-1722 num. 76 Importance : 200 p. Format : 21 x 30 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-908440-20-8 Note générale : Bibliographie
Doctoral thesisLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale
[Termes IGN] aérosol
[Termes IGN] atmosphère terrestre
[Termes IGN] Bernese
[Termes IGN] campagne d'expérimentation
[Termes IGN] collocation
[Termes IGN] distribution spatiale
[Termes IGN] double différence
[Termes IGN] interpolation spatiale
[Termes IGN] météorologie
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] prévision météorologique
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] réfraction atmosphérique
[Termes IGN] risque naturel
[Termes IGN] temps réel
[Termes IGN] teneur en vapeur d'eau
[Termes IGN] tomographie
[Termes IGN] traitement de données GNSS
[Termes IGN] Valais (Suisse)
[Termes IGN] vapeur d'eau
[Termes IGN] voxelIndex. décimale : 30.83 Applications océanographiques de géodésie spatiale Résumé : (Auteur) In the last few years, the use of propagation delays of GNSS radio signals due to the atmospheric effect has gained considerable importance as a valuable contribution to numerical weather forecasting. GPS-based tomography is a dedicated method to resolve the temporal variation and spatial distribution of the most important constituent of the atmosphere, the tropospheric water vapor. The four-dimensional tomographic approach, however, has not yet been completely established. Investigations on the small-scale high-resolution configuration will now help to determine and model water vapor distribution and variation over local, mountainous catchment areas. Especially, the development towards near real-time analysis with a high update rate of less than one hour will reveal the potential in the field of short and medium range forecasts.
Three main objectives were defined for this research project: The first objective was the study of the feasibility of GPS tomography in a small-scale and Alpine area. Furthermore, the processing of campaign-type measurements had to be considered specifically. The second aim was the determination of the four-dimensional distribution of atmospheric water vapor over a local region using GPS tomography in view of hydrological hazard assessment. Thirdly, aspects of real-time determination had to be investigated. In this context, it had to be accounted for that, instead of precise GNSS satellite orbits, predicted ones like broadcast ephemerides or ultra-rapid orbits had to be used. Also, it had to be addressed that the processing time is a critical issue in real-time computation. As a consequence, the parameters of the complete GPS processing were refined and adapted to near real-time applications. Furthermore, new algorithms in the tomographic software were to be designed and evaluated.
The tomographic software package AWATOS (Atmospheric Water Vapor Tomography Software), developed at the Geodesy and Geodynamics Laboratory, ETH Zurich, was used for the assimilation of double-differenced GPS observations and interpolated meteorological data sets. The spatial distribution of water vapor can be determined by least-squares inversion with a high temporal resolution.
The work was carried out in five steps: Simulations helped to design an optimal GPS network for the tomographic purpose. Based on these findings, two dedicated field campaigns were performed to study the feasibility of the method for a non-permanent densification network in an Alpine region in Switzerland. Secondly, GPS derived zenith total delays (ZTD) as well as double-differenced residuals were estimated using a high performance and high accuracy post-processing software package (Bernese GPS Software Version 5.0). The results were validated by comparison with independent methods. With the software package COMEDIE, meteorological data was collocated and interpolated for the separation of the total delays into a wet and a dry part. In the third step, this set of data was processed with the GPS tomography software package AWATOS to obtain spatially and temporally highly-resolved wet refractivity fields. An automatic generation of tomographic voxel models was developed in the forth step. This tool allows high flexibility in tomographic processing and forms a fundamental part of an adaptive method of choosing voxel models at a particular spatial resolution. In the fifth step, the aspects of near real-time processing were investigated.
Measurements from a solar spectrometer and data from the current numerical weather model COSMO-7 of MeteoSwiss were available for comparison purposes. During the campaigns, radiosondes were launched to measure vertical profiles of the tropospheric meteorological components in situ and to validate the tomographic results.
The success of the tomographic method was revealed by the statistical analyses. The wet refractivity profiles from the GPS tomography software package AWATOS in the high-resolution mode match the profiles derived from corresponding radiosonde measurements within 10 ppm (refractivity units). The AWATOS profiles represent the characteristics of the different tropospheric layers in most cases with high significance.
The accuracy of GPS tomography in near real-time was assessed based on dedicated case studies with real-time orbits. The error budget of the near real-time calculations was compared to the best postprocessing solutions available. Due to large variations in the time series of the Up component of the GPS coordinate estimation, the broadcast ephemerides are not recommended for GPS meteorological applications. But ultra-rapid orbits, which are also available in real-time, yield satisfying results regarding tropospheric parameter estimation (ZTD) and the high-resolution GPS tomographic analysis.Note de contenu : 1 Introduction
1.1 Trends in GPS meteorology
1.2 Research review of atmospheric water vapor profiling
1.3 Significance of high-resolution GPS tomography
1.3.1 For the research community
1.3.2 For practical applications
1.4 Objectives
1.5 Structure
2 Theoretical background of GPS meteorology
2.1 Atmospheric water vapor
2.2 Radio wave refractivity
2.3 Refraction and path delay modeling
2.3.1 Definition
2.3.2 The Saastamoinen formula
2.3.3 Integrating tropospheric refractivity
2.3.4 Path delay interpolation with COITROPA
2.4 The Global Positioning System (GPS)
2.4.1 Introduction to GPS
2.4.2 The GPS observation equations
2.4.3 Mapping functions and standard models
2.4.4 Troposphere modeling in the Bernese GPS Software
2.5 The software package COMEDIE
2.5.1 4-D refractivity field from meteorological data
2.5.2 Estimation of tropospheric path delays
3 Ground-based GPS tomography of the neutral atmosphere
3.1 Models, methods and algorithms
3.1.1 The tomographic voxel model
3.1.2 The apriori model .
3.1.3 Inter-voxel constraints
3.1.4 Separation of the total path delay
3.2 The software package AWATOS
3.2.1 Double-difference GPS tomography
3.2.2 The tomographic equation system
3.2.3 Ray tracing and the design matrix
3.2.4 (Pscudo-) Observations and the weight matrix
3.2.5 Error budget
3.3 Network analysis tool
4 Outline of the two field campaigns
4.1 Introduction
4.2 The project area in the canton of Valais (Switzerland)
4.3 The July 2005 field campaign
4.3.1 GPS network
4.3.2 Meteorological ground measurement network
4.3.3 Radiosondes
4.4 The October 2005 field campaign
4.4.1 GPS Network
4.4.2 Meteorological ground measurement network
4.4.3 Radiosondes
4.4.4 Solar Spectrometry for comparison purpose
5 Data preprocessing
5.1 Introduction
5.2 GPS data processing
5.2.1 Overview
5.2.2 Criteria for fix station selection
5.2.3 Parameter settings in the Bernese GPS Software
5.2.4 Network solutions
5.2.5 Section summary
5.3 Meteorological data processing
5.4 Path delay comparison
6 The numerical weather model COSMO-7
6.1 Model description
6.2 Distribution of the available data
6.3 Data processing workflow
6.4 Data analysis
6.4.1 Comparison with balloon sounding profiles
6.4.2 Time series of integrated path delays
6.4.3 Comparison with time series of hourly GPS-ZTD
6.4.4 ZTD comparison with rainfall data
7 Enhancements of AWATOS
7.1 Introduction
7.2 New models and algorithms
7.2.1 Designing the voxel model
7.2.2 Obtaining a priori information
7.2.3 Allocation of meteorological data
7.2.4 Selection of beneficial stations
7.3 Further analysis tools
7.4 Notes on near real-tirnc analysis and predictive algorithms
7.5 Accuracy and reliability assessment
8 Results and discussion
8.1 Towards high spatial resolution
8.1.1 Impact of vertical spacing
8.1.2 Vertical resolution and cutoff elevation angle
8.1.3 Impact of horizontal spacing
8.1.4 Summary on the July 2005 campaign data
8.1.5 Summary on the October 2005 campaign data
8.1.6 Impact of a reduced network in October 2005
8.1.7 Discussion on spatial resolution
8.2 Correlation analysis with meteorological surface data
8.2.1 Comparison with air temperature
8.2.2 Wet refractivity variation and sunshine duration
8.2.3 Dew point temperature and atmospheric water vapor
8.3 Aspects of changing temporal resolution
8.4 Investigations in near real-time analysis
8.4.1 Processing real-time GPS orbits
8.4.2 Examination of time correlation strategies
9 ConclusionsNuméro de notice : 15512 Affiliation des auteurs : non IGN Autre URL associée : URL ETH Zurich Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère DOI : 10.3929/ethz-a-005648120 En ligne : https://www.sgc.ethz.ch/sgc-volumes/sgk-76.pdf Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62745 Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 15512-01 30.83 Livre Centre de documentation Géodésie Disponible Precise point positioning with GPS: A new approach for positioning, atmospheric studies, and signal analysis / Rodrigo Figueiredo Leandro (2009)
Titre : Precise point positioning with GPS: A new approach for positioning, atmospheric studies, and signal analysis Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Rodrigo Figueiredo Leandro, Auteur Editeur : Fredericton [Canada] : University of New Brunswick Année de publication : 2009 Collection : Technical report num. 267 Importance : 232 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Ph.D. dissertation, Department of Geodesy and Geomatics Engineering, University of New Brunswick, Fredericton, New Brunswick, CanadaLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Termes IGN] bruit (théorie du signal)
[Termes IGN] erreur systématique
[Termes IGN] estimation statistique
[Termes IGN] horloge atomique
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] positionnement ponctuel précis
[Termes IGN] récepteur monofréquence
[Termes IGN] retard ionosphèrique
[Termes IGN] trajet multipleRésumé : (auteur) Precise Point Positioning (PPP) is one of the existing techniques to determine point coordinates using a GPS (Global Positioning System) receiver. In this technique observations collected by a single receiver are used in order to determine the three components of the coordinates, as well as other parameters, such as the receiver clock error and total neutral atmosphere delay. The PPP technique is the subject of this thesis. The idea is that PPP could be used not only for positioning, but for a number of different tasks, as GPS data analysis. The observation model used in this technique has to take into consideration a number of effects present on GPS signals, and observations are un-differenced (there are no differences between receivers or between satellites). This makes PPP a powerful data analysis tool which is sensible to a variety of parameters. When the observation model is designed for positioning, most of these parameters (e.g., satellite clocks) are used as known quantities, but in this research the observation model was modified and enhanced to develop a PPP package that can be used as a tool for determining other parameters rather than position, receiver clock error and neutral atmosphere delay. These estimated parameters include ionospheric delay, code biases, satellite clock errors, and code multipath plus noise. Existing neutral atmosphere delay models have also been studied in this thesis, and an enhanced model has been developed and has had its performance assessed. The development of the model is based on measured meteorological parameters, and the rationale of the model is established in order to make its use as practical as possible for users of positioning techniques, such as PPP. Note de contenu : 1. Introduction
1.1. Motivation
1.2. Objectives and contributions
1.3. Outline of the thesis
2. Precise Point Positioning and GPS Analysis and Positioning Software (GAPS)
2.1. A bit of history, and GAPS’s role in PPP research and development
2.2. The positioning observation model
2.3. Observations adjustment
2.4. Corrections
3. Ionospheric delay estimation filter
3.1. Introduction
3.2. Ionospheric delay estimation filter
3.3. Results analysis
3.4. Chapter remarks
4. Estimation of code biases by means of PPP
4.1. Introduction
4.2. PPP-based P1-C1 code bias estimation
4.3. PPP-based P2-C2 code bias estimation
4.5. Chapter remarks
5. Code multipath and noise estimation with PPP
5.1. Iono-free code multipath plus noise estimates
5.2. L1 and L2 code multipath plus noise estimates
5.3. Comparison with TEQC
5.4. Analysis of L2C code quality
5.5. Chapter remarks
6. Single-receiver satellite pseudo-clock estimation
6.1. Derivation of the satellite pseudo-clocks
6.2. An example of generation and use of satellite pseudo-clocks
6.3. Chapter remarks
7. Neutral Atmosphere prediction models for GNSS positioning
7.1. Introduction
7.2. UNB wide area models
7.3. UNB wide area model for North America – UNBw.na
7.4. UNBw.na validation with ray-traced delays
7.5. Chapter remarks
8. Conclusions and recommendationsNuméro de notice : 14901 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Thèse étrangère Note de thèse : PhD : Geodesy and Geomatics Engineering : University of New Brunswick : Canada : 2009 DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=76787 Choix optimal du modèle troposphérique pour la détermination précise des coordonnées des stations GPS / Salem Kahlouche in Bulletin des sciences géographiques, n° 22 (octobre 2008)
[article]
Titre : Choix optimal du modèle troposphérique pour la détermination précise des coordonnées des stations GPS Type de document : Article/Communication Auteurs : Salem Kahlouche, Auteur ; Said Touam, Auteur ; H. Dekkiche, Auteur Année de publication : 2008 Article en page(s) : pp 7 - 11 Note générale : Bibliographie Langues : Français (fre) Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Géodésie spatiale
[Termes IGN] analyse comparative
[Termes IGN] Bernese
[Termes IGN] coordonnées géographiques
[Termes IGN] ligne de base
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] propagation troposphérique
[Termes IGN] réfraction atmosphérique
[Termes IGN] station GPS
[Termes IGN] traitement de données GNSSRésumé : (Auteur) Le thème développé à travers cet article porte sur l'étude comparative des différents modèles troposphériques pour des applications géodésiques. Le but est de définir une méthodologie permettant de déterminer, en fonction de la longueur des bases observées, le modèle troposphérique optimal à appliquer à l'analyse des mesures GPS. Les données GPS utilisées lors du traitement comportent trois lignes de base de différentes longueurs, à savoir "Oan-Murdjadjo", "Alger-Tamanraset" et Alger-Madrid". Le traitement des observations GPS a été effectué avec le logiciel scientifique de l'université de Berne "Bernèse GPS software version 4.2". Copyright INCT Numéro de notice : A2008-540 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : POSITIONNEMENT Nature : Article DOI : sans Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=29610
in Bulletin des sciences géographiques > n° 22 (octobre 2008) . - pp 7 - 11[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 253-08021 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible Estimating atmospheric transmission and surface reflectance from a glint-contaminated spectral image / W. Philpot in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 45 n° 2 (February 2007)
[article]
Titre : Estimating atmospheric transmission and surface reflectance from a glint-contaminated spectral image Type de document : Article/Communication Auteurs : W. Philpot, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 448 - 457 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image
[Termes IGN] exitance spectrale
[Termes IGN] image spectrale
[Termes IGN] modèle atmosphérique
[Termes IGN] pixel
[Termes IGN] rayonnement solaire
[Termes IGN] réflectance de surface
[Termes IGN] réfraction atmosphérique
[Termes IGN] scintillationRésumé : (Auteur) Sun glint obscures the radiance originating from within the water, but it also mirrors the solar radiance after transmission through the atmosphere. The difference between a glint-contaminated pixel and a nearby nonglint pixel from a spectral image prior to atmospheric correction yields a direct estimate of the spectral transmission of solar radiance which can then be used both to confirm atmospheric models and to retrieve an estimate of remote sensing reflectance. Copyright IEEE Numéro de notice : A2007-079 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2006.887161 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2006.887161 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28444
in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 45 n° 2 (February 2007) . - pp 448 - 457[article]Exemplaires(2)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 065-07021 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible 065-07022 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Disponible An Improved mean-gravity model for GPS hydrostatic delay calibration / Pierre Bosser in IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol 4 n° 1 (2007)PermalinkPotentiel de la mesure GPS sol pour l’étude des pluies intenses méditerranéennes / Hugues Brenot (2006)PermalinkResource management information systems / K.R. Mccloy (2006)PermalinkApplication of SeaWinds scatterometer and TMI-SSM/I rain rates to hurricane analysis and forecasting / R. Atlas in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 59 n° 4 (June - July 2005)PermalinkGPS based determination of the integrated and spatially distributed water vapor in the troposphere / Marc Troller (2004)PermalinkMéthode de correction des effets troposphériques en interferométrie différentielle multi date / F. Chaabane in Bulletin [Société Française de Photogrammétrie et Télédétection], n° 170 (Avril 2003)PermalinkModelling of the gravimetric effects induced by vertical air mass shifts / D. Simon (2003)PermalinkVectorial algebra algorithms for calculating terrain parameters from DEMs and solar radiation modelling in mountainous terrain / J.G. Corripio in International journal of geographical information science IJGIS, vol 17 n° 1 (february 2003)PermalinkMesoscale meteorological modeling / R.A. Pielke (2002)PermalinkAtmospheric modeling in GPS data analysis for high accuracy positioning / Olivier Bock in Physics and chemistry of the Earth, Part A: Solid Earth and Geodesy, vol 26 n° 6-8 (2001)Permalink