[發(fā)明專利]一種基于CORS的區(qū)域大氣水汽實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811098226.4
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109001382B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚宜斌;孔建;劉邢巍;許超鈐;張良;彭文杰;張澤烈;劉磊;蒲德祥;吳國梁
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);重慶市地理信息和遙感應(yīng)用中心（重慶市測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心）
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 重慶飛思明珠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50228
• 代理人: 劉念芝

本發(fā)明公開了一種基于CORS的區(qū)域大氣水汽實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，其中方法包括步驟：將各CORS站的觀測值實時匯集到數(shù)據(jù)中心形成GNSS數(shù)據(jù)；獲取IGS精密軌道和精密鐘差實時改正產(chǎn)品，并讀入GNSS數(shù)據(jù)，采用精密單點定位技術(shù)估測各CORS站上空的大氣總延遲；利用全球加權(quán)平均溫度模型將大氣總延遲中的濕延遲轉(zhuǎn)換為大氣水汽含量，得到所有CORS站天頂上空的大氣水汽含量；采用克里金插值法將所述大氣水汽含量插值獲得特定時間分辨率與特定空間分辨率的區(qū)域大氣水汽含量；利用區(qū)域大氣水汽含量，實現(xiàn)區(qū)域上空水汽含量的實時監(jiān)測。其顯著效果是：實現(xiàn)了實時、穩(wěn)定、高精度、高時空分辨率、全天候和全天時的水汽監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到大氣水汽探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于CORS的區(qū)域大氣水汽實時監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

水汽是地球大氣中的微量氣體，在大氣中所占比例很小，僅0.1％～3％，卻是大氣中最活躍的組分，水汽相比于其他微量氣體更具有重要性。天氣現(xiàn)象大多是大氣水汽變化的結(jié)果，水汽在相變過程中吸收和釋放大量潛熱，直接影響地面和空氣溫度，進而影響大氣垂直穩(wěn)定度和對流天氣系統(tǒng)的形成。大氣水汽的三維分布、水汽垂直輸送和相變是制約中尺度天氣系統(tǒng)發(fā)展的動力機制之一。

目前，常規(guī)大氣水汽探測手段有無線電探空、微波輻射計和衛(wèi)星遙感。然而這些探測手段有如下不足：無線電探空儀不能重新利用，成本高昂；同時氣象站一般會采用每6小時或12小時進行一次探空觀測，其時間分辨率太低，無法做到實時大氣水汽監(jiān)測；微波輻射計是被動地接收各個高度傳來的溫度輻射的微波信號來測量大氣參數(shù)，設(shè)備成本更高，其單臺設(shè)備的價格達到了數(shù)十萬元人民幣；衛(wèi)星遙感方式中由于衛(wèi)星重訪同一地點的時間間隔較長，以MODIS為例，其衛(wèi)星的重訪周期為一天四次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到實時水汽監(jiān)測的目的，此外，MODIS進行水汽探測還受到云雨的影響。

隨著GNSS應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，GNSS氣象學(xué)成為一種較新的水汽探測方式，利用放置在地面上的GNSS接收機，接收測量GNSS衛(wèi)星的信號縱向穿過大氣層到達地面所引起的延遲量，進而反演出天頂方向整層大氣層或信號斜路徑上的大氣水汽的累積量，具有精度高、時空分辨率高、連續(xù)、不受云雨影響、成本低等特點，是一種新型廉價的大氣水汽探測方法。

常用的基于GNSS進行大氣水汽探測方法是精密單點定位(Precision PointPositioning，PPP)技術(shù)。該方法利用精密軌道和精密鐘差，解算GNSS測站的天頂大氣濕延遲，再利用加權(quán)平均溫度將大氣濕延遲轉(zhuǎn)換為大氣水汽。國際GNSS組織向全球提供精密星歷和鐘差產(chǎn)品，成為精密單點定位的必要條件。但是，事后的精密星歷和鐘差產(chǎn)品，如最終星歷或快速星歷存在十幾天至幾天的延遲，只能進行事后大氣水汽的計算，無法滿足實時大氣水汽的監(jiān)測。超快星歷延遲3小時發(fā)布，并且預(yù)報的軌道精度滿足精密單點定位的要求，但鐘差精度有限，無法進行毫米級大氣水汽監(jiān)測。

綜上而言，雖然各種基于GNSS的大氣水汽探測方法被提出，但目前基于GNSS尚無真正實時的低成本廉價的大氣水汽監(jiān)測手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于CORS的區(qū)域大氣水汽實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，通過收集CORS站觀測數(shù)據(jù)和IGS精密軌道和鐘差實時改正產(chǎn)品，并利用精密單點定位技術(shù)估計測站天頂方向的對流層延遲，最后轉(zhuǎn)換得到區(qū)域大氣水汽含量產(chǎn)品，達到對區(qū)域上空水汽含量的實時監(jiān)測。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于CORS的區(qū)域大氣水汽實時監(jiān)測方法，其關(guān)鍵在于，包括以下步驟：

步驟1、將GNSS系統(tǒng)中各CORS站的觀測值，以特定頻率實時匯集到數(shù)據(jù)中心形成GNSS數(shù)據(jù)，并存入觀測值數(shù)據(jù)庫；

步驟2、獲取IGS精密軌道和精密鐘差實時改正產(chǎn)品，并讀入GNSS數(shù)據(jù)，采用精密單點定位技術(shù)估測各CORS站上空的大氣總延遲；