基于多源数据的大气可降水量反演模型试验研究

发布时间：2020-05-18 11:32

【摘要】：大气可降水量是一种重要的温室气体,直接影响着大气的稳定性,大气可降水量的时空分布对于灾害性天气预报、气候研究以及其他涉及大气水汽的方面有重要的作用。目前大气可降水量有多种探测手段,但是各种方法都具有优势与局限,因此有必要在充分研究各种方法的基础上,将多种方法进行综合运用,优势互补,得到高精度、时间分辨率、空间分辨率的可降水量,以便于进行大气可降水量的时空分布研究应用。本文主要研究可降水量的反演方法和基于多源数据的可降水量反演模型构建。本文在分别研究探空、地基GPS、MODIS近红外、HJ-1A高光谱近红外(HSI)四种数据源的反演可降水量原理方法基础上,对包含基于地面湿度参量估算在内的五种数据源的反演精度以及特征、优势等进行分析研究,构建了基于多源数据的大气可降水量反演模型。在本文中,首先分别研究探空、地基GPS、MODIS近红外、HJ-1A高光谱近红外反演可降水量原理与方法。在地基GPS反演方法章节同时总结了自己在Ubuntu系统上安装高精度GPS解算软件GAMIT的步骤与技巧;在MODIS近红外反演章节中也实现了MODIS云检测工作;在研究利用HJ-1A高光谱近红外反演过程中,根据近红外辐射传输模型和HSI数据进行模型构建、反演波段选择、水汽吸收通道的大气透过率与可降水量关系模拟等工作。在反演原理与方法基础上,在所选的研究区中分别对地基GPS反演可降水量、MODIS近红外、HJ-1A高光谱近红外反演结果进行精度验证与分析。在对地基GPS反演精度验证中,采用超快星历和精密星历分别进行精度验证;在MODIS近红外精度验证基础上利用地基GPS反演结果对其进行校正,包括线性回归精度提高模型、近实时精度提高模型,提高MODIS反演精度;在HJ-1A高光谱近红外精度验证中,采用MODIS近红外反演结果与其进行对比分析。然后分析基于五种数据源的反演方法反演特征,分析其优势与局限,在此基础上,构建基于多源数据的可降水量反演模型。此模型可以提供高精度、高空间分辨率、高时间分辨率的可降水量数据,为可降水量的时空分布研究奠定基础。
【图文】：

大气层,传播路径,信号,电离层延迟

图 2-1 地基 GPS 遥感可降水量流程基本原理星信号在到达接收机以前，穿过大气层时，由于电磁波受信号延迟，延迟分为电离层延迟和对流层延迟，其中电离频载波信号消除（双频改正法）。

可降水量,大气透过率,回归关系,对数

因此拟合透过率的对数值 lnT 与可降水量 PWV 的关系，，结果图如图2-5。从上图可以看出回归判定系数 R2十分接近于 1，这也证明了选用 113 波段（934.035nm）作为水汽吸收通道的正确性。模拟得到的公式为：(2-46)
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P407.6;P426.6

【参考文献】