版权所有： 武汉大学卫星导航定位技术研究中心
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项目名称
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高精度北斗/GNSS大气水汽监测技术及其应用
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提名单位
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广西壮族自治区教育厅
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提名等级
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一等奖
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候选个人
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刘立龙、黄良珂、姜卫平、黎峻宇、夏朋飞、谢劭峰、叶世榕、姚茂华、康传利、陈发德、陈香萍、李琛、周文婷
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候选组织
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桂林理工大学，武汉大学，广西壮族自治区自然资源信息中心
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项目简介
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暴雨灾害对人民生命财产安全、国民经济发展和生态环境造成了极大的威胁。如何有效监测暴雨灾害是广西乃至全国防灾减灾中亟待解决的问题。对流层中的大气水汽(PWV)是形成暴雨的先决条件，实时(近实时)高精度、高分辨率的PWV信息是实现暴雨灾害有效监测的重要途径。利用北斗/全球导航卫星系统(GNSS)技术可测定实时(近实时) 高精度、高分辨率、高稳定性和低成本的PWV信息，较好地弥补传统PWV探测技术存在设备价格昂贵和时空分辨率偏低等不足。对流层延迟、气压、温度和大气加权平均温度等对流层参数是北斗/GNSS PWV监测的关键参数，也是影响北斗/GNSS精密定位的主要误差之一。国内外常通过构建对流层参数模型来实现北斗/GNSS PWV监测和消除北斗/GNSS精密定位中对流层延迟误差的影响。目前，已有模型存在时空分辨率偏低、模型方程未考虑精细时空变化以及精度与实效性不能兼顾等问题，显著降低了北斗/GNSS 的PWV监测精度和实效性及定位性能，制约了其在PWV探测与空间定位中的高精度应用。项目历经十余年技术攻关，突破了北斗/GNSS PWV监测的系列关键技术，形成了一套高精度PWV监测理论与方法体系，并成功应用于广西、武汉等多个省市的暴雨灾害监测、测绘基准建立等大型工程项目建设。项目取得的创新性成果如下：
(1) 构建了实时高精度的全球对流层延迟新模型，实现了全球范围任意高度和任何时间的实时高精度对流层延迟获取与垂直修正，克服了已有模型仅使用单一格网点数据建模和模型方程未顾及精细时空因子的不足，解决了模型计算精度与计算效率难以兼顾的问题。
(2) 率先建立了我国首个高精度、高分辨率的对流层参数新模型，提出了不同空间尺度的区域多维对流层延迟精细建模新方法，实现了对流层参数的日变化捕获，显著缩短了长距离卫星基准站网精密定位的初始化时间，解决了常用模型在高海拔地区进行北斗/GNSS定位精度偏低的难题。
(3) 创建了我国不同地区和全球尺度的高精度PWV监测新模型，发展了星地融合的高精度北斗/GNSS三维水汽监测技术，显著提升了模型在高海拔地区的精度和适用性，解决了北斗/GNSS的实时(近实时)高精度、高分辨率PWV获取难题，完善了北斗/GNSS PWV监测理论与方法体系。
(4) 研制了高精度北斗/GNSS水汽监测系统，规范了北斗/GNSS精密定位技术在城市坐标系统建设中的应用标准，实现了10秒级分辨率、精度优于2mm的PWV信息实时获取和三维PWV近实时获取，推动了北斗/GNSS技术在气象灾害监测中的应用。
项目已授权发明专利5项，制定国家标准1项，出版专著3部，登记软件著作权4项，发表论文100篇，其中SCI/EI收录论文56篇。本项目研究成果在广西气象科学研究所、国家基础地理信息中心、桂林市气象局等企事业单位得到成功应用，在暴雨和滑坡地质灾害监测、测绘基准建立等精密定位应用领域科技进步中起到重要推动作用，经济效益、社会效益和生态效益显著。
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主要知识产权和标准规范等目录
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序号
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知识产权
（标准）类别
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知识产权（标准）
具体名称
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国家
（地区）
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授权号
（标准编号）
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授权（标准发布）日期
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证书编号
（标准批准发布部门）
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权利人
（标准起草单位）
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发明人
（标准起草人）
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发明专利（标准）有效状态
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1
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专著
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地基GNSS反演大气水汽的理论与方法
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中国
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刘立龙，黎峻宇，黄良珂，谢劭峰
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2018-08
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978-7-5030-5911
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刘立龙
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黎峻宇
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桂林理工大学
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2
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专著
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高精度对流层关键参量建模理论与方法
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中国
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黄良珂，刘立龙，姜卫平
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2021-06
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978-7-3072-2225-0
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黄良珂
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刘立龙
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桂林理工大学/武汉大学
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3
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论文
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A new global grid model for the determination of atmospheric weighted mean temperature in GPS precipitable water vapor
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中国
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Liangke Huang, Weiping Jiang, Lilong Liu, Hua Chen，Shirong Ye
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2018-05
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Journal of Geodesy, 2019, 93: 159–176.
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姜卫平
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黄良珂
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武汉大学/桂林理工大学
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4
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论文
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Undifferenced zenith tropospheric modeling and its application in fast ambiguity recovery for long-range network RTK reference stations
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中国
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Dezhong Chen, Shirong Ye, Caijun Xu, Weiping Jiang, Peng Jiang, Hua Chen
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2019-01
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GPS Solutions, 2019, 23, 26.
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叶世榕
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陈德忠
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武汉大学
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5
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论文
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A refined regional model for estimating pressure, temperature, and water vapor pressure for geodetic applications in China
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中国
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Junyu Li, Bao Zhang, Yibin Yao, Lilong Liu, Zhangyu Sun, Xiao Yan
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2020-05
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Remote Sensing, 2020, 12, 1713.
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张豹
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黎峻宇
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武汉大学/桂林理工大学
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6
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论文
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Optimization of GPS water vapor tomography technique with radiosonde and COSMIC historical data
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中国
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Shirong Ye, Pengfei Xia, Changsheng Cai
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2016-08
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Annales Geophysicae, 2016, 34: 1-11.
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叶世榕
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夏朋飞
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武汉大学
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7
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论文
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顾及垂直递减率函数的中国区域大气加权平均温度模型
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中国
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黄良珂, 彭华, 刘立龙, 李琛, 康传利, 谢劭峰
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2020-04
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测绘学报，2020, 49: 432-442.
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刘立龙
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黄良珂
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桂林理工大学
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8
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论文
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亚洲地区EGNOS天顶对流层延迟模型单站修正与精度分析
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中国
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黄良珂，刘立龙，文鸿雁，姚朝龙
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2014-08
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测绘学报，2014, 43: 808-817.
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刘立龙
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黄良珂
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桂林理工大学
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9
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发明专利
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新的高时空分辨率全球ZTD垂直剖面格网模型构建方法
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中国
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ZL 202010333280.3
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2021-05
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4430892
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桂林理工大学
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黄良珂, 彭华, 刘立龙, 郭立杰, 康传利, 谢劭峰
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有效
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10
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发明专利
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实时高精度全球多维对流层天顶延迟格网模型构建方法
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中国
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ZL 202010332446.X
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2021-05
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4435146
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桂林理工大学
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黄良珂, 彭华, 刘立龙, 黎峻宇, 康传利, 谢劭峰
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有效
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11
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软件著作权
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高精度北斗/GNSS水汽监测系统V1.01
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中国
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2021SR2049104
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2021-12
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8771730
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桂林理工大学
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黄良珂, 刘喆栋, 姚茂华, 郭立杰, 周吕, 刘立龙
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有效
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12
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国家标准
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城市坐标系统建设规范
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中国
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GB/T 28584-2012
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2012-06
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GB/T 28584-2012（国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会）
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武汉大学、国家测绘局测绘标准化研究所、国家测绘局第一大地测量队
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李建成, 肖学年, 姚宜斌, 岳建利, 姜卫平, 席青骥
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有效
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