[發明專利]三維水汽反演方法、裝置、設備和計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 201811645301.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109543353B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 鄂盛龍;田翔;吳昊;羅穎婷;許海林
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T7/80
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本申請公開了一種三維水汽反演方法、裝置、設備和計算機可讀存儲介質，通過標定對流層干延遲，并建立了大氣加權平均溫度模型，提高了濕度轉換因子的精度，通過高斯指數擬合模型精度估算水汽層層頂，將其作為層析網格的上邊界層，再通過濕度轉換因子和對流層濕延遲計算出大氣可降水量，通過層析的方法反演出三維水汽的空間分布，不受衛星星座的分布和數量的影響，也不需要附加先驗信息，解決了現有的GNSS掩星技術探測大氣水汽分布實時性差和GPS層析反演精度依賴于高精度的先驗信息的技術問題。

技術領域

本申請涉及大氣水汽信息反演技術領域，尤其涉及一種三維水汽反演方法、裝置、設備和計算機可讀存儲介質。

背景技術

GNSS系統探測地球大氣技術已經成為了大氣科學一個全新的大氣監測手段，GNSS掩星技術能夠高精度、高垂直分辨率、低成本、近實時、全天候、全球覆蓋地獲得中性大氣層到電離層的多級大氣剖面產品，但是GNSS掩星技術受制于衛星星座的分布及數量，造成掩星產品不能實時地服務于數值天氣預報模式。

GPS系統遙感探測大氣水汽通常是通過數據處理手段首先獲取天頂對流層路徑延遲，然后利用測站提供的氣象產品通過經驗模型估算對流層天頂干延遲，并最終獲取對流層天頂濕度延遲，并將其經過濕度轉換因子轉化為大氣可降水量，或者通過層析的方法探測水汽密度的垂直分布狀況，而經典的對流層干延遲模型，如Saastamoinen模型，與探空產品獲得的干延遲存在系統偏差，最大偏差值達到2cm。為了提高GPS層析反演的精度，現有的做法是附加高精度的先驗信息值，因此，對先驗信息具有一定的依賴性。

發明內容

本申請實施例提供了一種三維水汽反演方法、裝置、設備和計算機可讀存儲介質，解決了現有的GNSS掩星技術探測大氣水汽分布實時性差和GPS層析反演精度依賴于高精度的先驗信息的技術問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種三維水汽反演方法，包括：

根據大氣壓強、大氣溫度、大氣分層的各層頂部高度和大氣分層的各層大氣折射率，標定對流層干延遲；

構建大氣加權平均溫度模型，標定濕度轉換因子；

獲取對流層水汽密度空間變化的高斯指數擬合模型，將所述高斯指數擬合模型的模型變化傾斜率為0時的高度標定為水汽層層頂；

獲取對流層路徑延遲，根據所述對流層路徑延遲和所述對流層干延遲，計算對流層濕延遲；

根據所述對流層濕延遲和所述濕度轉換因子，得到大氣可降水量；

根據層析的方法對所述大氣可降水量進行反演，估算水汽的空間分布。

優選地，所述對流層干延遲為：

其中，為大氣分層中的第i+1層大氣折射率，為大氣分層中的第i層大氣折射率，h_i+1為大氣分層中第i+1層頂部高度，h_i為大氣分層中第i層頂部高度。

優選地，所述大氣加權平均溫度模型為：

其中，T_s為地表處的大氣溫度。

優選地，所述濕度轉換因子為：

其中，ρ_v為水的密度，且ρ_v＝10³kg/m³；k₁、k₂、k₃均為常數，m_d和m_w分別為干和濕大氣的摩爾質量，R為普適氣體常數，T_m為大氣加權平均溫度。

優選地，所述高斯指數擬合模型為：