本研究分析全球定位系統(Global Positioning System, GPS)資料所計算之天頂向總延遲量（Zenith Total Delay, ZTD）與降雨之相關性，並分析此方法用於預報降雨之可行性評估。本研究選擇2015年8月蘇迪勒颱風及9月杜鵑颱風作為研究案例，利用Bernese 5.2軟體以精密單點定位法(Point Precise Positioning, PPP)將全台129個GPS地面站資料分別計算出期間內之ZTD結果，並與雙差分法(Double-Differencing；DD)所計算之ZTD結果進行精確度比較。除此之外，本研究亦蒐集颱風期間內中央氣象局於台灣各地121個雨量站實際降雨資料，並選取其中17個站來分析ZTD與降雨之關聯性。
本研究嘗試使用互相關法及ZTD斜率法，分別進行大雨預報的可行性評估。其中，互相關法成果不如預期，無法使用在預測大雨上；ZTD斜率法皆能在兩颱風案例中，優先於大雨發生前，斜率上有較明顯之變動，因此其未來運用在預測大雨上是具有潛力。本研究目的為透過GPS演算之ZTD資料作為台灣預報大雨之參考，並且值得進一步研究颱風災害之預防。

This study focuses on the correlation between Zenith Total Delays (ZTDs) derived from global positioning system (GPS), and rainfalls. The feasibility assessment of heavy rain forecast by GPS-derived ZTDs during typhoon events are subsequently analyzed. We select Typhoon Soudelor (in August, 2015) and Typhoon Dujuan (in September 2015) as the study cases. We use the method of point precise positioning (PPP) with the software “Bernese 5.2” to compute ZTDs in 129 GPS stations during the study periods. The ZTD results are compared with those from the method of double-differencing(DD). We also collect the rainfall data from 121 rainfall stations of Central Weather Bureau, Taiwan. We analyzed the correlations between ZTDs and the rainfalls at 17 selected GPS-rainfall stations. We respectively use the methods of cross-correlation and ZTD-derived slope to analyze the feasibility of heavy rainfall forecast. We found that it is not feasible to use cross-correlation method for heavy rainfall forecast during a typhoon event. For the ZTD-derived slope method, an obvious peak (extreme value) occurred before the arrival of heavy rain at each station during two typhoon events. We conclude that heavy rain forecast by GPS-derived ZTD contains great potential and it is worth doing further research for typhoon disaster prevention. The relations between the extreme values and heavy rains will be further investigated and analyzed.

摘要 i
Abstract ii
目 錄 iii
圖 目 錄 v
表 目 錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 研究流程 5
1.5 論文架構 6
第二章 ZTD原理及解算方法 7
2.1 GPS精密單點定位 7
2.2 ZTD推估原理 12
2.3 Bernese解算ZTD流程 16
2.4 ZTD相關資料來源 20
第三章 觀測資料蒐集 24
3.1 ZTD資料估算 24
3.2 雙差分法之ZTD資料蒐集 26
3.3 降雨資料蒐集 28
第四章 以ZTD預測大雨發生時間 30
4.1 案例一: 蘇迪勒颱風 34
4.1.1 PPP法解算之ZTD與DD法解算之ZTD相關性比較 34
4.1.2 颱風期間之降雨資料 42
4.1.3 以互相關法進行大雨發生時間之預測 44
4.1.4 以ZTD斜率進行大雨發生時間之預測 56
4.2 案例二: 杜鵑颱風 63
4.2.1 PPP法解算之ZTD與DD法解算之ZTD相關性比較 63
4.2.2 颱風期間之降雨資料 69
4.2.3以互相關法進行大雨發生時間之預測 70
4.2.4 以ZTD斜率法進行大雨發生時間之預測 80
4.3 互相關法之結果討論 84
4.4 ZTD斜率法之結果討論 86
第五章 結論與建議 92
5.1 互相關法之結論 92
5.2 ZTD斜率法之結論 93
5.3 建議 93
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