[发明专利]利用GPS测量技术监测火山的方法

说明书

本发明提供一种利用GPS测量技术监测火山的方法，包括：1）基于GNSS掩星反演算法得到火山所在区域的实际大气温度值及实际大气温度轮廓线；2）取火山爆发前若干年±5天火山所在区域的大气温度日均值，并依据大气温度日均值得到背景温度轮廓线；3）将步骤2）得到的大气温度日均值与步骤1）得到的实际大气温度值相减得到火山所在区域由于火山灰引起的扰动温度轮廓线；4）取步骤2）得到的大气温度日均值±二分之一的标准偏差作为偏差轮廓线区间；5）依据实际大气温度轮廓线、背景温度轮廓线、扰动温度轮廓线及偏差轮廓线区间对火山喷发的火山灰进行监测。本发明可以有效监测火山的火山灰是否喷发，并可获知火山灰喷射的高度及火山灰的浓度。

技术领域

本发明属于通信监测技术领域，特别是涉及一种利用GPS测量技术监测火山的方法。

背景技术

火山喷发，会喷射出大量的岩石块、火山灰、火山气体等。这些物质严重破坏建筑物的完整，妨碍交通安全，扼制植物的生长，影响人类的健康。因此，监测并预报火山喷发十分重要。

火山气象台多使用如地震仪、倾斜仪、次声、气体监测仪、网络摄像机等地球物理学范畴的传感器去观测火山动荡现象，对潜在危害示警，并探测火山爆发。来自于这些传感器的数据必须被整合成近实时的状态以便解释火山活动的范围。而且地震传感器不能清晰地判断火山灰是否已喷发、火山灰的高度、火山喷发的持续时间。目前，暂时没有有效的技术手段清晰地判断火山灰是否已喷发、火山灰的高度、火山喷发的持续时间。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用GPS测量技术监测火山的方法，用于解决现有技术中没有有效手段可以清晰判断火山灰是否已喷发、火山灰的高度、火山喷发的持续时间的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用GPS测量技术监测火山的方法，所述利用GPS测量技术监测火山的方法包括如下步骤：

所述利用GPS测量技术监测火山的方法包括如下步骤：

1)基于GNSS掩星反演算法得到火山所在区域的实际大气温度值及实际大气温度轮廓线；

2)取所述火山爆发前若干年±5天所述火山所在区域的大气温度日均值，并依据所述大气温度日均值得到背景温度轮廓线；

3)将步骤2)得到的大气温度日均值与步骤1)得到的实际大气温度值相减得到所述火山所在区域由于火山灰引起的扰动温度轮廓线；

4)取步骤2)得到的大气温度日均值±二分之一的标准偏差作为偏差轮廓线区间，所述偏差轮廓线区间作为衡量所述火山所在区域的实际大气温度变化的标准；

5)依据所述实际大气温度轮廓线、所述背景温度轮廓线、所述扰动温度轮廓线及所述偏差轮廓线区间对火山喷发的火山灰进行监测。

作为本发明的一种优选方案，步步骤1)中包括如下步骤：

1-1)依据多普勒频移或附加相位获得掩星弯曲角轮廓曲线；

1-2)利用阿贝尔变换将获得的所述掩星弯曲角轮廓曲线变换成折射率轮廓曲线；

1-3)利用大气折射率与温度、气压及水汽含量的关系得到所述火山所在区域的实际大气温度值及实际大气温度轮廓线。

作为本发明的一种优选方案，步骤1-3)中，还利用大气折射率与温度、气压、电子密度的关系得到所述火山所在区域的气压参数及电离层的电子密度参数。

作为本发明的一种优选方案，步骤1-1)中，获得掩星弯曲角轮廓曲线的公式为：