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一种基于导航卫星系统的水汽观测方法


技术摘要:
本申请公开了一种基于导航卫星系统的水汽观测方法,包括:接收导航卫星系统的卫星数据;接收气象观测仪的气象数据;处理所述卫星数据及所述气象数据,并获得延迟数据;建立加权平均温度计算模型;通过所述计算模型计算所述延迟数据,并获得计算结果;反演所述计算结果  全部
背景技术:
地基GNSS观测具有全天候、高精度、低费用和时间分辨率高的优势,且其观测在时 间尺度上具有良好的一致性。基于地基GNSS能获得和radiosonde及地基微波辐射计相当的 水汽观测精度。作为一种独立的水汽观测手段,地基GNSS水汽已经被广泛用于标定其他观 测手段(如radiosonde)的系统误差、用于改善数值天气模式(Numerical  Weather  Prediction,NWP)以及用于气候分析等。地基GNSS观测资料可用于数值预报同化系统,通过 同化大气可降水资料或总延迟资料等,可改进水汽的垂直结构和短期降水预报,特别对于 暴雨过程的落区和强度预报有很好的改进。 目前,GNSS的水汽观测都是在台站收集卫星导航观测数据和气象数据,汇集到中 心站处理解算后再提供给用户使用,不利于当地水汽的实时服务。
技术实现要素:
本申请的主要目的在于提供一种基于导航卫星系统的水汽观测方法,包括: 接收导航卫星系统的卫星数据; 接收气象观测仪的气象数据; 处理所述卫星数据及所述气象数据,并获得延迟数据; 建立加权平均温度计算模型; 通过所述计算模型计算所述延迟数据,并获得计算结果; 反演所述计算结果,并获得水汽数据。 可选地,接收导航卫星系统的卫星数据包括: 接收导航卫星系统的初步卫星数据; 接收卫星钟差数据及精密轨道数据; 根据所述卫星钟差数据及所述精密轨道数据调整所述初步卫星数据,并获得所述 卫星数据。 可选地,处理所述卫星数据及所述气象数据,并获得延迟数据包括: 按照第一时间间隔、第二时间处理弧度进行滑动窗口处理,获得对流层天顶延迟 数据; 其中,所述对流层天顶延迟数据包括:天顶静力延迟及天顶非静力延迟数据; 获得对流层天顶延迟数据包括: 通过预设模型及已知气压获得所述天顶静力延迟数据, 将所述天顶静力延迟数据与预估的天顶非静力延迟数据相加,获得对流层天顶延 迟数据。 4 CN 111551964 A 说 明 书 2/6 页 可选地,建立加权平均温度计算模型包括: 根据预设时间段的气象再分析资料,获取格网点处的地表气温和加权平均温度; 通过频谱分析建立加权平均温度与地表温度之差的转换格网模型; 根据所在的格网点,选取对应的转换参数,利用观测点的气温观测值获取观测点 处的加权平均温度。 可选地,反演所述计算结果,并获得水汽数据包括: 从所述对流层天顶延迟数据中去除干延迟分量,获取湿延迟分量; 转换所述湿延迟分量至观测点的可降水量; 根据观测处的气温观测和建立的加权平均温度与地表温度之差转换模型计算得 到的加权平均温度,转换得到时间分辨率优于第三时间的观测处大气水汽数据。 可选地,反演所述计算结果,并获得水汽数据还包括: 消除气象观测设备与导航卫星系统天线之间的高度差带来的观测误差,包括: 判断|hg-hs|≤20m; 当结果为是时, 其中, Tg=Ts Γ(hg-hs); 当结果为否时, 其中, Ti=Ts Γ·Δzi,Δzi=20(-20)m  for  hg>hs(hg<hs); 其中,下标g表示导航卫星系统天线,下标s表示气象观测设备。P、T、h分别表示气 压(hPa)、温度(K)和高程(m)。重力加速度g=9.8067m/s2,干空气气体常数R =287.058JK-d 1kg-1,温度随高度变化率Γ=-6.5K·km-1。 可选地,所述卫星数据包括卫星的位置信息、时间信息及波速;所述气象数据包括 气温、湿度及气压。 本申请还公开了一种计算机设备,包括存储器、处理器和存储在所述存储器内并 能由所述处理器运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所 述的方法。 本申请还公开了一种计算机可读存储介质,非易失性可读存储介质,其内存储有 计算机程序,所述计算机程序在由处理器执行时实现上述任一项所述的方法。 本申请还公开了一种计算机程序产品,包括计算机可读代码,当所述计算机可读 代码由计算机设备执行时,导致所述计算机设备执行上述任一项所述的方法。 本申请中的所有方法执行或实现硬件均是在本地的单台站上实现的,不需要将数 据传输至其他服务器或者云端,因此与现有技术相比,本申请具有如下有益效果: 本申请基于台站的GNSS实时观测数据,通过接入高精度卫星轨道钟差产品,实现 台站处分布式高时效、高精度对流层延迟解算和大气水汽含量反演,实现台站级水汽产品 的实时提供,满足中小尺度极端强对流天气系统监测、台风监测和短临预报需求。 台站基于单一台站基于历元的实时水汽处理,获取每个历元实时的水汽产品,可 以极大地提高水汽观测的时间分辨率,极大提高产品服务效率和能力;单站处理代替数据 5 CN 111551964 A 说 明 书 3/6 页 中心的批量数据处理,极大提高数据处理效率,同时也大大降低GNSS原始数据从台站传输 到中心站的传输成本。 附图说明 构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,使得本申请的其它 特征、目的和有益效果变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请, 并不构成对本申请的不当限定。在附图中: 图1是根据本申请一个实施例的基于导航卫星系统的水汽观测方法的流程示意 图; 图2是根据本申请一个实施例的基于导航卫星系统的水汽观测方法的系统示意 图; 图3是根据本申请一个实施例的对流层天顶总延迟估计技术路线图示意图; 图4是根据本申请一个实施例的气压高程改正流程图示意图; 图5是根据本申请一个实施例的计算机设备的示意图;以及 图6是根据本申请一个实施例的计算机可读存储介质的示意图。
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