بهبود نقشه‌های جهانی مدل تجربی iri2016 با تلفیق مشاهدات gps و swarm

این مقاله مدلی برای بهبود نقشه‌های محتوای  الکترون کلی قائم (vtec) مدل مرجع بین‌المللی یونوسفر 2016 (iri) با استفاده از تلفیق مشاهدات swarm با مشاهدات سیستم تعیین موقعیت جهانی (gps) ارائه می‌دهد. مدل ارائه شده از دو بخش مدل زمینه و تصحیحات تشکیل شده است. در این مقاله مدل iri2016 به عنوان مدل زمینه انتخاب گردید و بخش تصحیحات با استفاده از توابع بسط هارمونیک‌های کروی تا درجه و مرتبه 15 در سیستم مختصات خورشید-ثابت (sun-fixed) مدل‌سازی شده است. در ترکیب مشاهدات vtec به دست آمده از swarm و gps، بایاس‌های سیستماتیک ماهواره‌های swarm به عنوان ترم‌های ثابت مجهول در هر اپک زمانی  در نظر گرفته شده‌اند. علاوه بر این، برای در نظر گرفتن سطوح مختلف دقت گروه‌های مشاهداتی، از روش برآورد مولفه واریانس هلمرت استفاده شده است. جهت ارزیابی مدل پیشنهادی، نقشه‌های جهانی یونوسفری (gim) ترکیبی دو بعدی در 28 سپتامبر 2017 و 3 ژانویه 2018 به ترتیب با ضرایب kp (شاخص فعالیت خورشیدی) 7 و 1 ساخته شده‌اند. مقایسه نقشه‌های gim ترکیبی به دست آمده با نقشه‌های gim حاصل از خدمات بین‌المللی سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی (igs)، نشان می‌دهد که مدل ترکیبی سازگاری بیشتری با نقشه‌های igs دارد و افزودن مشاهدات swarm و gps به مدل زمینه iri2016، می‌تواند تا حد زیادی مدل iri2016 را به ویژه در مناطق اقیانوسی بهبود بخشد. نتایج نشان می‌دهد نقشه‌های جذر میانگین مربعات (rms) و خطای جذر میانگین مربعات (rmse) به ترتیب، حدود 19 الی 45 درصد و 43 الی 67 درصد برای روز با ضریب kp بالا و حدود 13 الی 40 درصد و 15 الی 43 درصد برای روز با ضریب kp پایین کاهش یافته‌اند.

the improvement of iri2016 global maps by the integration of swarm and gps observations

this paper presents a model, the international reference model 2016 (iri), in order to improve the vertical total electron content (vtec) maps by combining swarm observations with global positioning system (gps) ones. the proposed model consists of two parts: the background model and the corrections. in this paper, the iri2016 model was selected as the background model and the corrections were modeled by spherical harmonic expansion functions up to the degree and rank 15 in a sun-fixed reference frame. in the combination of vtecs derived from swarm and gps, the systematic biases of swarm satellites are considered as unknown constant parameters in each epoch of modeling. besides, in order to take the different accuracy levels of observational groups into consideration, the helmert variance component estimation method is used. to evaluate the proposed model, the two-dimensional combined global ionosphere maps (gims) are constructed on the 28th  of  september 2017 and the 3rd  of january 2018 with 7 and 1 kp-indices values, respectively. the comparison of the combined gim maps with the international gnss service (igs) gim maps, shows that the combined model is more compatible with igs maps, and adding swarm and gps observations to the iri2016 background model can significantly improve the iri2016 model, especially in oceanic regions. the results show that the root mean square (rms) and root mean square error (rmse) maps are decreased about 19% to 45% and 43% to 67% for the day with high kp-index and about 13% to 40% and 15% to 43% for the day with low kp-index, respectively.