[發明專利]一種利用氣象資料計算局部天頂對流層濕延遲的新方法

有效

• 申請號: 201810476932.1
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108920414B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 孫中苗;范昊鵬;翟振和;馮進凱
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61540部隊
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

本發明公開了一種利用氣象資料計算局部天頂對流層濕延遲的新方法,屬于空間大地測量技術領域。該方法根據待求地區的歷史垂直剖面氣象數據計算得到當日加權平均溫度、水汽直減因子等氣象參數，具體步驟：計算待求時日的垂直剖面氣溫值；構建水汽壓衰減模型并計算待求時日的垂直剖面水汽壓；計算平均加權溫度；計算水汽直減因子；計算當日對流層濕延遲。本發明深入研究了影響對流層濕延遲氣象參數的變化特征；可根據地表較易獲取的氣溫、氣壓、水汽壓等參數，準確求得該地對流層濕延遲值，相比目前的全球對流層延遲模型具有更高的精度。

技術領域

本發明涉及精確計算局部地區天頂對流層濕延遲的方法，屬于空間大地測量技術領域。

背景技術

Johannes Boehm等(2015)構建的GPT2w模型是目前國際公認精度最高的全球對流層延遲模型。該模型將對流層延遲模型分為干、濕兩部分分別計算，其中干延遲部分延續了前代產品GPT2模型的計算方法，可根據Saastamoinen干延遲公式并結合當地的氣壓值和概略地理坐標精確求得；濕延遲部分則根據AskneNordius濕延遲估計公式求取。AskneNordius公式涉及的主要輸入參數包括加權平均溫度、水汽直減因子和地表水汽壓三項，其中水汽壓可利用與濕度相關的傳感器在地表測算得到，但加權平均溫度和水汽直減因子無法直接通過儀器測得。針加這兩項參數，GPT2w模型采取的辦法是利用以往10年的月平均氣象資料，在1°×1°(或5°×5°)的經緯度格網點上計算得到兩參數每個格點的月平均值，然后按照最小二乘理論擬合出各參數的年均值、周年振幅和半周年振幅項，由此則可根據經緯度坐標及年積日求得待求地區所需時日的加權平均溫度和水汽直減因子值，進而與地表水汽壓一并代入AskneNordius公式即可得到濕延遲結果。

GPT2w模型雖僅需地理坐標和年積日即可算得對流層延遲，但存在的問題是底層數據是月平均氣象資料，且濕延遲公式中的參數以周年加半周年周期函數的形式體現，因此導致濕延遲估計結果過于平滑、不夠準確，尤其是在水汽活躍地區，存在較大誤差。對于全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)、甚長基線干涉測量(Very Long Baseline Interferometry，VLBI)等空間大地測量設備，對流層濕延遲模型的不準確已成為制約其觀測精度的重要因素。因此發明一種更高精度的對流層濕延遲計算方法顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是：為解決全球對流層濕延遲模型在局部地區精度不高的問題，本發明提出了一種根據待求地區的歷史垂直剖面氣象數據計算得到當日加權平均溫度、水汽直減因子等氣象參數的方法，該方法可有效提高對流層濕延遲的計算精度。

本發明的技術方案是：一種利用氣象資料計算局部天頂對流層濕延遲的新方法，包括如下步驟：

步驟一：計算待求時日的垂直剖面氣溫值。

設當前年份為year₀，當前時日t，待求地區大地高為h₀，此時地表溫度為在以往N年的氣溫資料中，搜尋各年份中地表溫度與最接近的時日(記為：t')對應的垂直剖面溫度平均值代表當前年積日時的垂直剖面溫度值。即

其中表示該地區上空高度為l、year₀年、t時的氣溫；表示i年前(i＝1,2,…,N)，地表溫度與最接近的時日(即t'時)高度為l處的氣溫值。由此可得待求時日的垂直剖面氣溫值。

該步驟是本發明的核心之一，由本發明給出。

步驟二：構建水汽壓衰減模型并計算待求時日的垂直剖面水汽壓。