[发明专利]基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法

说明书

本发明涉及一种基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，属于卫星高度确定技术领域。本发明包括如下步骤：采用在欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5工具，以气压P参考面为海平面，改正GNSS海拔高度H；通过GNSS总延迟ZTD和干延迟ZHD，计算GNSS大气湿延迟；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，计算得到GNSS站点的大气湿延迟衰减系数α时间序列；得到GNSS和卫星微波辐射计同一个基准高度的大气湿延迟，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。本发明可以提高全球不同地区不同季节的GNSS湿延迟高度改正精度，可以提升评估卫星辐射计湿延迟的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，属于卫星高度确定技术领域。

背景技术

目前GNSS反演大气湿延迟是重要的卫星辐射计湿延迟评估手段，然而GNSS接收机一般位于陆地上，具有一定的海拔高度，而卫星湿延迟资料一般相对于海面，因此在实践中需要将GNSS湿延迟归算到海面高度。目前常用的湿延迟高度改正方法为指数拟合方法，并根据国外某GNSS站的经验在拟合式中设置衰减因子为常数2000，该方法存在的问题是式中的衰减因子α具有地域性和季节性变化，不具备普适性。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法。

本发明所述的基于三维气象模型的湿延迟高度改正方法，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；