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Validation of GNSS-derived global ionosphere maps for different solar activity levels: case studies for years 2014 and 2018
GPS Solutions ( IF 4.9 ) Pub Date : 2021-05-16 , DOI: 10.1007/s10291-021-01142-x
P. Wielgosz , B. Milanowska , A. Krypiak-Gregorczyk , W. Jarmołowski

Ionosphere Associate Analysis Centers (IAACs) of the International GNSS Service (IGS) independently produce global ionosphere maps (GIMs) of the total electron content (TEC). The GIMs are based on different modeling techniques, resulting in different TEC levels and accuracies. In this study, we evaluated the accuracy and consistency of the IAAC GIMs during high (2014) and low (2018) solar activity periods of the 24th solar cycle. In our study, we applied two different evaluation methods. First, we carried out a comparison of the GIM-derived slant TEC (STEC) with carrier phase geometry-free combination of GNSS signals obtained from 25 globally distributed stations. Second, vertical TEC (VTEC) from GIMs was compared to altimetry-derived VTEC obtained from the Jason-2 and Jason-3 satellites and complemented for plasmaspheric TEC. The analyzed GIMs obtained STEC RMS values reaching from 1.98 to 3.00 TECU and from 0.96 to 1.29 TECU during 2014 and 2018, respectively. The comparison to altimetry data resulted in VTEC STD values that varied from 3.61 to 5.97 TECU and from 1.92 to 2.78 TECU during 2014 and 2018, respectively. The results show that among the IAACs, the Center for Orbit Determination in Europe global maps performed best in low and high solar activity periods. However, the highest accuracy was obtained by a non-IGS product—UQRG GIMs provided by Universitat Politècnica de Catalunya. It was also shown that the best results were obtained using a modified single layer model mapping function and that the map time interval has a relatively small influence on the resulting map accuracy.



中文翻译:

验证不同太阳活动水平的GNSS衍生的全球电离层图:2014年和2018年的案例研究

国际GNSS服务(IGS)的电离层关联分析中心(IAAC)独立生成总电子含量(TEC)的全球电离层图(GIM)。GIM基于不同的建模技术,从而导致不同的TEC级别和准确性。在这项研究中,我们评估了第24个太阳周期的高(2014)和低(2018)太阳活动期间IAAC GIM的准确性和一致性。在我们的研究中,我们应用了两种不同的评估方法。首先,我们比较了GIM衍生的倾斜TEC(STEC)与从25个全球分布式站点获得的GNSS信号的无载波相位几何组合。其次,将来自GIM的垂直TEC(VTEC)与从Jason-2和Jason-3卫星获得并补充了等离子层TEC的高程衍生VTEC进行了比较。分析的GIM在2014年和2018年获得的STEC RMS值分别达到1.98至3.00 TECU和0.96至1.29 TECU。与测高仪数据进行比较后,2014年和2018年的VTEC STD值分别从3.61到5.97 TECU和1.92到2.78 TECU不等。结果表明,在IAAC中,欧洲轨道确定中心的全球地图在太阳活动的高低期表现最佳。但是,由加泰罗尼亚理工大学提供的非IGS产品UQRG GIM可获得最高的精度。还表明,使用修改后的单层模型映射函数可获得最佳结果,并且映射时间间隔对生成的地图精度具有相对较小的影响。2014年和2018年分别为29个TECU。与测高仪数据进行比较后,2014年和2018年的VTEC STD值分别从3.61到5.97 TECU和1.92到2.78 TECU不等。结果表明,在IAAC中,欧洲轨道确定中心的全球地图在太阳活动的高低期表现最佳。但是,由加泰罗尼亚理工大学提供的非IGS产品UQRG GIM可获得最高的精度。还表明,使用修改后的单层模型映射函数可获得最佳结果,并且映射时间间隔对生成的地图精度具有相对较小的影响。2014年和2018年分别为29个TECU。与测高仪数据进行比较后,2014年和2018年的VTEC STD值分别从3.61到5.97 TECU和1.92到2.78 TECU不等。结果表明,在IAAC中,欧洲轨道确定中心的全球地图在太阳活动的高低期表现最佳。但是,由加泰罗尼亚理工大学提供的非IGS产品UQRG GIM可获得最高的精度。还表明,使用修改后的单层模型映射函数可获得最佳结果,并且映射时间间隔对生成的地图精度具有相对较小的影响。分别。结果表明,在IAAC中,欧洲轨道确定中心的全球地图在太阳活动的高低期表现最佳。但是,由加泰罗尼亚理工大学提供的非IGS产品UQRG GIM可获得最高的精度。还表明,使用修改后的单层模型映射函数可获得最佳结果,并且映射时间间隔对生成的地图精度具有相对较小的影响。分别。结果表明,在IAAC中,欧洲轨道确定中心的全球地图在太阳活动的高低期表现最佳。但是,由加泰罗尼亚理工大学提供的非IGS产品UQRG GIM可获得最高的精度。还表明,使用修改后的单层模型映射函数可获得最佳结果,并且映射时间间隔对生成的地图精度具有相对较小的影响。

更新日期:2021-05-17
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