联合经验正交分解和ARIMA模型的中国地区电离层短期预报

作者：黄良珂; 李琛; 王浩宇^*; 彭华; 陈军; 刘立龙

来源：科学技术与工程, 2020, 20(30): 12304-12312.

• 电离层预报
• 经验正交分解
• 自回归移动平均模型
• 中国地区

针对电离层垂直总电子含量(vertical total electron content,VTEC)具有非平稳和季节性变化的特性,结合经验正交分解(empirical orthogonal function,EOF)能够对非平稳时间序列进行简化和剔除冗余信息的优势,探索联合EOF和自回归移动平均模型(autoregressive integrated moving average, ARIMA)作为FOE-ARIMA,对中国地区电离层VTEC进行短期预报,可以为VTEC的预测提供一种新型的、高精度、可靠的预测方法,以提升预测电离层延迟精度。采用国际GNSS服务(international GNSS service,IGS)中心提供的中国地区电离层格网数据(global ionospheric maps,GIM),对不同季节前10 d GIM数据进行EOF分解,使用ARIMA模型对主分量进行预报,通过重构获取未来5 d的VTEC,并将EOF-ARIMA模型预报结果与ARIMA模型进行对比、分析。结果表明:EOF-ARIMA模型平均相对精度为83.3%,平均标准差为3.51 TECu,较ARIMA模型其平均相对精度提高了3.3%,平均标准差降低了0.16 TECu;EOF-ARIMA模型预测结果无明显季节差异,ARIMA模型秋季预报精度明显低于其他季节;EOF-ARIMA模型在赤道异常处预报精度未受影响。由此表明EOF-ARIMA模型在中国地区进行电离层短期预报具有较高的精度和稳定性。

• 单位
  广西空间信息与测绘重点实验室; 武汉大学; 桂林理工大学