[發明專利]一種融合地基和空基GNSS大氣可降水量的計算方法

有效

• 申請號: 202110255631.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112632473B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 喻守剛;郭祚界;張瀟;丁濤;姜本海;張辛;沈智娟;羅洪波
• 申請（專利權）人: 長江空間信息技術工程有限公司（武漢）;長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01W1/14;G01W1/08;G01S19/42
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 狄宗祿

本發明公開了一種融合地基和空基GNSS大氣可降水量的計算方法。它包括如下步驟，步驟一：獲取地基GNSS反演大氣可降水量的精度；步驟二：獲取空基GNSS反演大氣可降水量的精度；步驟三：使用雙權重插值法融合地基和空基GNSS大氣可降水量；根據計算得到的地基和空基GNSS大氣可降水量精度，對地基GNSS和空基GNSS大氣可降水量進行融合，采取將精度和距離進行分別定權的雙權重插值法確定每個觀測值的權重值，根據觀測值的加權平均值確定融合后的大氣可降水量，繪制融合后的大氣可降水量等值線圖。本發明具有提高GNSS大氣可降水量的準確度和分布的均勻性的優點。

技術領域

本發明涉及GNSS氣象學領域，具體涉及一種融合地基和空基GNSS大氣可降水量的計算方法。

背景技術

全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）衛星在2萬多公里的高度軌道上運行，向地面發射無線電電磁波信號，信號依次穿過大氣層中的電離層、對流層后，可被低軌衛星（空基）或地面搭載（地基）的GNSS接收設備捕獲。GNSS信號穿過大氣層時會受到對流層折射的影響，導致信號發生延遲，這種信號延遲量通常和大氣參數之間具有很好的相關性。在GNSS氣象學中，根據對流層延遲量與大氣氣壓、溫度、水汽壓等之間的函數關系，可以求得數值天氣預報所需要的重要信息，如大氣可降水量（PrecipitableWater Vapor，PWV）等；

利用地基GNSS獲取的PWV一般來說具有較高的精度和時間分辨率，但如果地面測站不夠密集，會導致獲取的PWV空間分辨率不夠、分布不均勻，而受陸地地形和海洋的約束無法在全球大范圍、大密度的布置地基GNSS觀測站。空基GNSS可利用低軌衛星搭載GNSS接收機反演PWV，具有密度高、全球分布均勻、可獲取PWV垂直分布等特點，可以較好的彌補地基GNSS的缺點。但和地基GNSS獲取的PWV相比，存在精度偏低的問題，因此如何將不同精度的多源（地基、空基）GNSS PWV進行融合是近年來GNSS氣象學的研究難點之一；

因此，開發一種提高GNSS大氣可降水量的整體準確度和均勻分布程度的大氣可降水量方法很有必要。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種融合地基和空基GNSS大氣可降水量的計算方法，本發明方法以探空氣球測量的PWV為真值，分別對比地基GNSS、空基GNSS反演的PWV與真值的差異，獲取地基和空基GNSS的PWV計算精度信息；然后以精度和距離作為雙權重因子，將地基和空基GNSS大氣可降水量進行雙權重插值融合，繪制融合后的大氣可降水量等值線圖，作為數值天氣預報的重要水汽資料；本發明可提高GNSS大氣可降水量的準確度和分布的均勻性；克服了現有地基GNSS大氣可降水量空間分辨率低、測站分布不均勻和空基GNSS大氣可降水量計算精度偏低等缺點。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種融合地基和空基GNSS大氣可降水量的計算方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：獲取地基GNSS反演大氣可降水量的精度；

選取一定范圍內共址的地基GNSS測站和無線電探空站；其中，共址的原則為兩者的水平經度和緯度差值均小于1°，且海拔高程相差小于300m；

篩選出地基GNSS測站和無線電探空站具有相同時間段的大氣可降水量，以無線電探空站獲取的大氣可降水量為真值，計算地基GNSS大氣可降水量的均方根誤差，以均方根誤差作為地基GNSS大氣可降水量的精度評定標準；

步驟二：獲取空基GNSS反演大氣可降水量的精度；

首先對選取范圍內的空基GNSS掩星數據得到的大氣可降水量進行質量檢查，選取掩星剖面數據最低高度在1km以下的大氣可降水量數據，然后與無線電探空站進行共址位置匹配，位置匹配原則為兩者水平經度和緯度差值均小于1°，且海拔高程相差小于300m；