Estimation of Total Electron Content in the Ionosphere over the Korean Peninsula using Permanent GPS Stations Operated by Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs

국토해양부 GPS 상시관측소를 활용한 한반도 전리층의 총전자수 추정

  • 김경희 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과) ;
  • 박관동 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과)
  • Published : 2009.03.31

Abstract

To quantitatively analyze the positioning error due to the ionosphere over the Korean peninsula, we created 2-dimensional ionosphere map using 44 permanent Global Positioning System(GPS) stations operated by Ministry of Land, Transport, and Maritime Affairs. We estimated Vertical Total Electron Content(VTEC) in a fine rectangular grids of $0.1^{\circ}{\times}0.1^{\circ}$ resolution. The observables we used were phase-leveled pseudoranges which are linear combinations of pseudoranges and carrier phases. VTECs were computed for five days during January 25-29, 2003 using the data from 45 permanent stations. In comparison with the Global Ionosphere Map of the Center for Orbit Determination in Europe, RMS differences were at the level of 8 TECU(TEC Unit).

한반도 상공에서의 전리층에 의한 GPS 측위오차를 정량적으로 파악하기 위해 국토해양부의 44개 상시관측소 데이터를 이용해 2차원 전리층 지도를 작성하였다. 한반도를 위경도 방향으로 $0.1^{\circ}{\times}0.1^{\circ}$의 조밀한 격자로 나눈 뒤 각 격자점에서의 VTEC을 산출하였으며, 관측치로는 이중주파수 의사거리 관측치와 반송파위상 관측치의 선형조합에 의한 위상평활 의사거리를 사용하였다. 국토해양부와 천문연구원의 45개 상시관측소 데이터를 이용해 2003년 1월 25부터 5일 동안의 TEC 값을 2시간 단위로 산출하고 Center for Orbit Determination in Europe의 Global Ionosphere Map과 비교한 결과 8.0 TECU의 차이를 보였다.

Keywords

References

  1. 표유선, 이황재, 김민근, 김은화, 송성희, 이진이, 이동훈, 1999, 전리층, 지자기 변화 연구를 위한 종합 모델 구축, 한국우주과학회지, 제 16권, 제 2호, pp. 293-306.
  2. 황유라, 박관동, 박필호, 임형철, 조정호, 2003, 지역적인 GPS 관측 데이터를 이용한 이온층 모델링 및 추정, 대한원격탐사학회지, 제 19권, 제 3호, pp. 277-284.
  3. Biel, H.A., 1990, The geomagnetic time and position of a terrestrial station, Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, Vol. 52, No. 9, pp. 687-694. https://doi.org/10.1016/0021-9169(90)90001-4
  4. Hofmann-Wellenhof, B., H. Lichtenegger, and J. Collins, 1992, GPS theory and practice, fourth revised edition, Springer.
  5. Klobuchar, J., Ionospheric time-delay algorithm for singlefrequency GPS users, 1987, IEEE Transactions on Aerospace and Electronics Systems, Vol. AES-23, No. 3, pp. 325-331. https://doi.org/10.1109/TAES.1987.310829
  6. Mannucci, A. J., B. D. Wilson, and C. D. Edwards, 1993, A new method for monitoring the earth's ionospheric total electron content using the GPS global network, Proceedings of the Institute of Navigation GPS-93, Salt Lake City, Utah, pp. 1323.
  7. Mannucci, A. J., B. D. Wilson, D. N. Yuan, C. H. Ho, U. J. Lindqwister, and T. F. Runge, 1998, A global mapping technique for GPS-derived ionospheric total electron content measurements, Radio Science, Vol. 33, No. 3, pp. 565-582. https://doi.org/10.1029/97RS02707
  8. Otsuka, Y., T. Ogawa, A. Saito, T. Tsugawa, S. Fukao, and S. Miyazaki, 2002, A new technique for mapping of total electron content using GPS network in Japan, Earth Planets Space, Vol. 54, pp. 63-70. https://doi.org/10.1186/BF03352422
  9. Schaer, S. G., M. Rothacher, and T. A. Springer, 1996, Global ionosphere maps based on GPS carrier phase data routinely produced by CODE analysis center, EOS Transactions, AGU Spring Meeting, Vol. 77, No. 12, pp. 71.
  10. Skone, S., 1998, Wide area ionosphere grid modeling in the auroral region, Ph.D. Thesis, University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada, pp. 36-44.
  11. Wilson, B. D. and A. J. Mannucci, 1993, Instrumental biases in ionospheric measurements derived from GPS data, Proceedings of the Institute of Navigation GPS-93, Salt Lake City, Utah, pp. 1343-1351.