[发明专利]基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法

权利要求书

1.一种基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：GNSS卫星信号经过大气层时，收到大气的折射产生延迟，利用安置GNSS接收机进行静态测量，并得到大气对流层路径的总延迟ZTD；

步骤二：总延迟ZTD包含干延迟和湿延迟，通过气压、纬度信息计算得到大气干延迟ZHD；

其中：P表示气压，单位为hPa；φ为地理纬度；H为海拔高度，单位为m；

步骤三：采用在欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5工具，观测气压以克服GNSS站点无气象站的问题，欧洲中期天气预报中心的气压P参考面为海平面，改正GNSS海拔高度H，则GNSS接收机高度的气压值为：

其中：h_s为GNSS的椭球高度；h₀为大地水准面的椭球高；P_s为模型中相对于大地水准面的气压值；P_g为GNSS接收机高度的气压值；

步骤四：通过GNSS总延迟ZTD和干延迟ZHD，计算GNSS大气湿延迟Wet_PD：

Wet_PD＝ZTD-ZHD             (3)

步骤五：在应用GNSS湿延迟标定卫星辐射计湿延迟时，二者的参考基准高度仍然不一致，需要利用下面的经验指数函数进行高程改正：

其中：α为大气湿延迟衰减系数；

步骤六：利用三维气象模型资料计算GNSS站点不同高度层、不同时间t的大气湿延迟：

其中：a为1.116454×10^-3；b为17.66543928；c为0.0026；q为空气湿度；P_T为温度；p为大气压力；

步骤七：利用公式(5)得到的不同高度湿延迟，结合最小二乘法对公式(4)进行拟合，计算得到GNSS站点的大气湿延迟衰减系数α时间序列；

步骤八：利用再分析得到的大气湿延迟衰减系数α和公式(4)对GNSS湿延迟进行高程改正，得到GNSS和卫星微波辐射计同一个基准高度的大气湿延迟Wet_PD(h_s)；

步骤九：利用高程改正后的GNSS大气湿延迟对卫星微波辐射计观测的大气湿延迟进行评估，得到卫星测量偏差。

2.根据权利要求1所述的基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，其特征在于，所述步骤一中，GNSS卫星同时搭载微波辐射计测量大气湿延迟，用于改正海面动力高度；

GNSS接收机高度和海平面不一致，导致二者观测的大气湿延迟需要通过经验公式和衰减系数归算到同一个基准面。

3.根据权利要求1所述的基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，其特征在于，所述步骤三中，欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5，ERA5对最近的气候提供新的数值描述，包含对不同海拔地区的空气温度、压力和风力的大气参数以及降雨、土壤含水量和海浪高度的地表参数的估值。

4.根据权利要求1所述的基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，其特征在于，所述步骤五中，大气湿延迟衰减系数α具备普适性，与地理位置关系密切，且具备一定的季节性变化。

5.根据权利要求1所述的基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，其特征在于，所述步骤六中，三维气象模型是指为了进行不同高度GNSS大气湿延迟的反演，采用高度不同的两台GNSS接收机观测大气湿延迟进行高程改正的气象模型。

6.根据权利要求1或5所述的基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，其特征在于，所述步骤六中，三维气象模型采用衰减系数改正方法，将偏差从大气湿延迟衰减系数α＝2000时候的3mm降低至1mm。