[發(fā)明專利]GNSS輔助風(fēng)云三號衛(wèi)星的PWV反演方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211257148.4
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115685253A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙慶志;馬智;耿鵬飛;袁榮才
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G01S19/14
• 分類號: G01S19/14;G01S19/37;G01S19/23;G01W1/10
• 代理公司: 合肥市博念易創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34262
• 代理人: 方振

本發(fā)明公開了GNSS輔助風(fēng)云三號衛(wèi)星的PWV反演方法，涉及GNSS氣象學(xué)和遙感水汽反演技術(shù)領(lǐng)域，針對目前風(fēng)云三號衛(wèi)星MERSI傳感器反演PWV時存在大氣透過率參數(shù)低估、水汽與大氣透過率回歸系數(shù)為經(jīng)驗選取導(dǎo)致的PWV產(chǎn)品精度不高的現(xiàn)狀，現(xiàn)提出如下方案，包括以下步驟：S1：對風(fēng)云三號衛(wèi)星(FY3)MERSIL1數(shù)據(jù)以及GNSS數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；S2：對大氣透過率進行計算；S3：對回歸系數(shù)估計及通道水汽計算；S4：對多通道PWV加權(quán)平均求和；S5：引入數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)對風(fēng)云衛(wèi)星反演PWV進一步偏差校正。本發(fā)明設(shè)計合理，利用GNSS提供高精度PWV的優(yōu)勢，對高空間分辨率的FY3/MERSIL1數(shù)據(jù)進行PWV反演，實現(xiàn)GNSS輔助FY3衛(wèi)星的高精度高時空分辨率PWV快速獲取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及GNSS氣象學(xué)和遙感水汽反演技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及GNSS輔助風(fēng)云三號衛(wèi)星的PWV反演方法。

背景技術(shù)

水汽是陸地大氣的重要組成部分，主要存在于對流層低層。雖然水汽只占大氣的一小部分，但它在空間和時間上變化很大。相變過程中會釋放或吸收大量的潛熱，因此水汽在全球能量平衡、氣候變化過程和災(zāi)害性天氣的形成和演變中具有重要作用。大氣可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)是指地面至大氣層頂界單位截面積空氣柱中全部水汽凝結(jié)為雨所形成的降雨量，常用該指標(biāo)量化水汽在大氣中的含量。PWV是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)氣象學(xué)的重要研究內(nèi)容，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于短臨天氣預(yù)警和長期氣候監(jiān)測等領(lǐng)域。目前已經(jīng)發(fā)展了數(shù)值預(yù)報、衛(wèi)星遙感、無線電探測等多種PWV反演技術(shù)，但一直存在空間覆蓋度低、時間序列缺失以及產(chǎn)品精度較差等問題。因此，利用融合多技術(shù)的水汽反演方法對獲取高精度的水汽資料具有重要意義。GNSS獲取的高精度PWV經(jīng)常被用于對其他技術(shù)獲取PWV的驗證，但由于GNSS站點分布不均其空間分辨率不高難以獲取整個區(qū)域PWV的分布情況。衛(wèi)星遙感技術(shù)相比站點為代表的GNSS技術(shù)在獲取PWV方面具有覆蓋面廣，時間分辨率高等優(yōu)勢。如風(fēng)云三號衛(wèi)星搭載的中分辨率光譜成像儀(Medium Resolution Spectral Imager,MERSI)最高可提供1×1km空間分辨率的大氣水汽信息，但反演PWV時存在大氣透過率參數(shù)低估、水汽與大氣透過率回歸系數(shù)經(jīng)驗選取的缺陷，無法實現(xiàn)高精度高時空分辨率PWV快速獲取，難以滿足高精度PWV的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前風(fēng)云三號衛(wèi)星MERSI傳感器反演PWV時存在大氣透過率參數(shù)低估、水汽與大氣透過率回歸系數(shù)為經(jīng)驗選取導(dǎo)致的PWV產(chǎn)品精度不高的現(xiàn)狀，提出一種GNSS輔助FY3的PWV反演方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

GNSS輔助風(fēng)云三號衛(wèi)星的PWV反演方法，包括以下步驟：

S1：對風(fēng)云三號衛(wèi)星(FY3)MERSI L1數(shù)據(jù)以及GNSS數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；

S2：對大氣透過率進行計算；

S3：對回歸系數(shù)估計及通道水汽計算；

S4：對多通道PWV加權(quán)平均求和；

S5：引入數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)對風(fēng)云衛(wèi)星反演PWV進一步偏差校正。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述S1包括：

S1.1：FY3/MERSI L1通道數(shù)據(jù)的去云處理：利用FY3-L2 PWV產(chǎn)品中的Cloud_Mask屬性來實現(xiàn)去云處理，云掩碼數(shù)據(jù)是一個六字節(jié)整型數(shù)組其內(nèi)容是按bit位存放，將整型數(shù)組轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)組再根據(jù)bit位與對應(yīng)云的關(guān)系生成云掩模實現(xiàn)去云，參照說明書附圖2，說明書附圖2給出了FY3/MERSI云檢測數(shù)組bit位存放內(nèi)容。