[发明专利]一种利用气象资料计算局部天顶对流层湿延迟的新方法

说明书

本发明公开了一种利用气象资料计算局部天顶对流层湿延迟的新方法,属于空间大地测量技术领域。该方法根据待求地区的历史垂直剖面气象数据计算得到当日加权平均温度、水汽直减因子等气象参数，具体步骤：计算待求时日的垂直剖面气温值；构建水汽压衰减模型并计算待求时日的垂直剖面水汽压；计算平均加权温度；计算水汽直减因子；计算当日对流层湿延迟。本发明深入研究了影响对流层湿延迟气象参数的变化特征；可根据地表较易获取的气温、气压、水汽压等参数，准确求得该地对流层湿延迟值，相比目前的全球对流层延迟模型具有更高的精度。

技术领域

本发明涉及精确计算局部地区天顶对流层湿延迟的方法，属于空间大地测量技术领域。

背景技术

Johannes Boehm等(2015)构建的GPT2w模型是目前国际公认精度最高的全球对流层延迟模型。该模型将对流层延迟模型分为干、湿两部分分别计算，其中干延迟部分延续了前代产品GPT2模型的计算方法，可根据Saastamoinen干延迟公式并结合当地的气压值和概略地理坐标精确求得；湿延迟部分则根据AskneNordius湿延迟估计公式求取。AskneNordius公式涉及的主要输入参数包括加权平均温度、水汽直减因子和地表水汽压三项，其中水汽压可利用与湿度相关的传感器在地表测算得到，但加权平均温度和水汽直减因子无法直接通过仪器测得。针加这两项参数，GPT2w模型采取的办法是利用以往10年的月平均气象资料，在1°×1°(或5°×5°)的经纬度格网点上计算得到两参数每个格点的月平均值，然后按照最小二乘理论拟合出各参数的年均值、周年振幅和半周年振幅项，由此则可根据经纬度坐标及年积日求得待求地区所需时日的加权平均温度和水汽直减因子值，进而与地表水汽压一并代入AskneNordius公式即可得到湿延迟结果。

GPT2w模型虽仅需地理坐标和年积日即可算得对流层延迟，但存在的问题是底层数据是月平均气象资料，且湿延迟公式中的参数以周年加半周年周期函数的形式体现，因此导致湿延迟估计结果过于平滑、不够准确，尤其是在水汽活跃地区，存在较大误差。对于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)、甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry，VLBI)等空间大地测量设备，对流层湿延迟模型的不准确已成为制约其观测精度的重要因素。因此发明一种更高精度的对流层湿延迟计算方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是：为解决全球对流层湿延迟模型在局部地区精度不高的问题，本发明提出了一种根据待求地区的历史垂直剖面气象数据计算得到当日加权平均温度、水汽直减因子等气象参数的方法，该方法可有效提高对流层湿延迟的计算精度。

本发明的技术方案是：一种利用气象资料计算局部天顶对流层湿延迟的新方法，包括如下步骤：

步骤一：计算待求时日的垂直剖面气温值。

设当前年份为year₀，当前时日t，待求地区大地高为h₀，此时地表温度为在以往N年的气温资料中，搜寻各年份中地表温度与最接近的时日(记为：t')对应的垂直剖面温度平均值代表当前年积日时的垂直剖面温度值。即

其中表示该地区上空高度为l、year₀年、t时的气温；表示i年前(i＝1,2,…,N)，地表温度与最接近的时日(即t'时)高度为l处的气温值。由此可得待求时日的垂直剖面气温值。

该步骤是本发明的核心之一，由本发明给出。

步骤二：构建水汽压衰减模型并计算待求时日的垂直剖面水汽压。