基于GPS和MODIS数据的大气可降水量算法研究
发布时间：2020-12-08 16:40
大气可降水量（PWV）对降水与气候、大气校正、InSAR大气效应的去除、灾害性天气预报等方面具有重要的意义,也是当前GPS气象学领域所研究的重要分支。目前有多种反演大气可降水量的方法,每种方法都有各自的优点和局限性,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,得到高时空分辨率且准确的大气可降水量,便于进行更广阔的大气可降水量研究应用。本文的主要研究工作和结论如下:1)详细介绍了目前国内外可降水量研究方法与原理;对比分析几种方法的优缺点,验证了基于GPS数据和MODIS数据来提高反演大气可降水量得精度和时空分辨率的可行性。2)研究地基GPS反演大气可降水量原理,研究开源软件GAMIT相关算法。利用美国德克萨斯州的Suominet GPS网提供的GPS观测站大气可降水量数据与探空数据作对比,得出GPS-PWV和探空数据的PWV在水汽变化方面有很好的一致性,研究区的精度可达到1.2mm左右。验证了 GPS-PWV的精度很高,与国内外学者得出的结论一致。3)在MODIS近红外反演可降水量原理基础上,采用预测误差平方和最小法的组合预测模型改进了 MODIS三通道加权平...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１地基ＧＰＳ反演可降水量流程图??
所选研究区范围：３０．３￣３２．８Ｎ，９５．４？１０２．９Ｗ，该研究区内包括ＳｕｏｍｉｎｅｔＧＰＳ??网１１个ＧＰＳ观测站点，覆盖美国整个德克萨斯州中部，西部，以及部分东部??地区。研究区域示意图如图３－１。ＳｕｏｍｉＮｅｔＧＰＳ网是由美国国家科学基金会??（ＮＳＦ）投资，费用由合作大学共同承担的用于大气研宄和教育而建立的ＧＰＳ??网，ＳｕｏｍｉＮｅｔＧＰＳ网免费提供ＧＰＳ网内站点观测数据。得克萨斯州面积６．２４１??平方公里，是全美第二大州，位于美国南部。属温带气候，南部部分地区为亚热??带气候，冬季温暖，夏季炎热，平均温度地区差异大。降雨量各地不同，年平均??降雨量６６６毫米。靠海地区潮湿，内地干燥。东部和北部夏季多雨，北部地区多??风。由东南至西部地貌依次为滨海沼泽、森林、平原、丘陵、沙漠和山地。森林??面积约２２．０３万平方公里，居全美第四位。天然气储量丰富，风能发电量巨大，??在美国各大洲排名第一。??图３－１研宄区示意图??该区域内ＧＰＳ站密集，选择其中１１个ＧＰＳ站作为实验数据，各个ＧＰＳ站??具体信息如表３．１。??２３??
至今的多层次、多要素逐日探空资料。怀俄明大学网站的提供的数据是按不同区??域查询的，包括了北美、南美、南太平洋、新西兰、大洋洲、北极、欧洲、非洲、??南亚、中东十个区域，如图３－２所示分别是欧洲和非洲的站点分布。???麵??图３－２欧洲和非洲的探空站点分布??可以看出虽然网站覆盖了全球大部分地区，但是各个地区的站点布设密度是??有差别的，其中以北美和欧洲地区布设的密度较大，而非洲、新西兰以及南美地??区的站点密度较少。而且由于各站的建立时间和观测时间有差异，也造成了各个??站点的数据长度有差异［３６］。在本文中用于验证ＧＰＳ反演水汽的精度的站点是北美??德克萨斯州的ＭＡＦ和ＦＷＤ两个站点。以７２２６５ＭＡＦ站点为例，探空数据提供了不??同的等压面层的大气特特性层以及风层资料。大气特性层参数包括位势高度??ＣＨＧＨＴ）、气温（ＴＥＭＰ）、露点温度（ＤＷＰＴ）、相对湿度（ＲＥＬＨ）这些探测??的要素，这些要素也是影响大气可降水量的的重要参数。具体提供的信息如图３－３，??选取的探空站信息如表３．２。??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS蒙特卡罗三维水汽层析算法敏感性试验和研究[J]. 王久珂,刘晓阳,毛节泰,赵春生. 北京大学学报(自然科学版). 2014(06)
[2]IGRA全球站点探空数据集及其资料质量状况分析[J]. 陈哲,高杰,杨旭. 气象与环境学报. 2013(05)
[3]GPS PWV在大气降雨及洪水预报中的应用[J]. 肖儒雅,何秀凤,常亮. 水电能源科学. 2011(11)
[4]基于MODIS的近红外大气水汽含量的反演及其与地基GPS水汽的对比分析[J]. 李艳永,崔彩霞,赵玲,卢新玉,崔丽娜. 沙漠与绿洲气象. 2010(06)
[5]GPS可降水汽与MODIS可降水汽回归性分析[J]. 侯建国,杨成生,张勤,蒋光伟,王宏宇. 地理与地理信息科学. 2010(02)
[6]利用MODIS影像反演大气水汽含量的方法研究[J]. 赵有兵,顾利亚,黄丁发,吕弋培. 测绘科学. 2008(05)
[7]针对MODIS近红外数据反演大气水汽含量研究[J]. 姜立鹏,覃志豪,谢雯. 国土资源遥感. 2006(03)
[8]地物反射光谱对MODIS近红外波段水汽反演影响的模拟分析[J]. 王伟民,孙晓敏,张仁华,唐新斋,朱治林. 遥感学报. 2005(01)
[9]2002年台风Ramasun影响华东沿海期间可降水量的GPS观测和分析[J]. 丁金才,黄炎,叶其欣,朱文耀,宋淑丽,梁旭东. 大气科学. 2004(04)
[10]地基GPS反演大气水汽总量的初步试验[J]. 何平,徐宝祥,周秀骥,王红艳. 应用气象学报. 2002(02)
博士论文
[1]地基GPS遥感大气可降水量及其在气象中的应用研究[D]. 李国平.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]联合地基GPS和MODIS研究成都地区大气可降水量变化[D]. 赵有兵.西南交通大学 2008
[2]联合EOS/MODIS与探空气球研究成都地区水汽变化[D]. 方继理.成都理工大学 2006
[3]利用地基GPS遥感大气水汽含量的研究[D]. 翟清斌.清华大学 2005
本文编号：2905358
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１地基ＧＰＳ反演可降水量流程图??
所选研究区范围：３０．３￣３２．８Ｎ，９５．４？１０２．９Ｗ，该研究区内包括ＳｕｏｍｉｎｅｔＧＰＳ??网１１个ＧＰＳ观测站点，覆盖美国整个德克萨斯州中部，西部，以及部分东部??地区。研究区域示意图如图３－１。ＳｕｏｍｉＮｅｔＧＰＳ网是由美国国家科学基金会??（ＮＳＦ）投资，费用由合作大学共同承担的用于大气研宄和教育而建立的ＧＰＳ??网，ＳｕｏｍｉＮｅｔＧＰＳ网免费提供ＧＰＳ网内站点观测数据。得克萨斯州面积６．２４１??平方公里，是全美第二大州，位于美国南部。属温带气候，南部部分地区为亚热??带气候，冬季温暖，夏季炎热，平均温度地区差异大。降雨量各地不同，年平均??降雨量６６６毫米。靠海地区潮湿，内地干燥。东部和北部夏季多雨，北部地区多??风。由东南至西部地貌依次为滨海沼泽、森林、平原、丘陵、沙漠和山地。森林??面积约２２．０３万平方公里，居全美第四位。天然气储量丰富，风能发电量巨大，??在美国各大洲排名第一。??图３－１研宄区示意图??该区域内ＧＰＳ站密集，选择其中１１个ＧＰＳ站作为实验数据，各个ＧＰＳ站??具体信息如表３．１。??２３??
至今的多层次、多要素逐日探空资料。怀俄明大学网站的提供的数据是按不同区??域查询的，包括了北美、南美、南太平洋、新西兰、大洋洲、北极、欧洲、非洲、??南亚、中东十个区域，如图３－２所示分别是欧洲和非洲的站点分布。???麵??图３－２欧洲和非洲的探空站点分布??可以看出虽然网站覆盖了全球大部分地区，但是各个地区的站点布设密度是??有差别的，其中以北美和欧洲地区布设的密度较大，而非洲、新西兰以及南美地??区的站点密度较少。而且由于各站的建立时间和观测时间有差异，也造成了各个??站点的数据长度有差异［３６］。在本文中用于验证ＧＰＳ反演水汽的精度的站点是北美??德克萨斯州的ＭＡＦ和ＦＷＤ两个站点。以７２２６５ＭＡＦ站点为例，探空数据提供了不??同的等压面层的大气特特性层以及风层资料。大气特性层参数包括位势高度??ＣＨＧＨＴ）、气温（ＴＥＭＰ）、露点温度（ＤＷＰＴ）、相对湿度（ＲＥＬＨ）这些探测??的要素，这些要素也是影响大气可降水量的的重要参数。具体提供的信息如图３－３，??选取的探空站信息如表３．２。??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS蒙特卡罗三维水汽层析算法敏感性试验和研究[J]. 王久珂,刘晓阳,毛节泰,赵春生. 北京大学学报(自然科学版). 2014(06)
[2]IGRA全球站点探空数据集及其资料质量状况分析[J]. 陈哲,高杰,杨旭. 气象与环境学报. 2013(05)
[3]GPS PWV在大气降雨及洪水预报中的应用[J]. 肖儒雅,何秀凤,常亮. 水电能源科学. 2011(11)
[4]基于MODIS的近红外大气水汽含量的反演及其与地基GPS水汽的对比分析[J]. 李艳永,崔彩霞,赵玲,卢新玉,崔丽娜. 沙漠与绿洲气象. 2010(06)
[5]GPS可降水汽与MODIS可降水汽回归性分析[J]. 侯建国,杨成生,张勤,蒋光伟,王宏宇. 地理与地理信息科学. 2010(02)
[6]利用MODIS影像反演大气水汽含量的方法研究[J]. 赵有兵,顾利亚,黄丁发,吕弋培. 测绘科学. 2008(05)
[7]针对MODIS近红外数据反演大气水汽含量研究[J]. 姜立鹏,覃志豪,谢雯. 国土资源遥感. 2006(03)
[8]地物反射光谱对MODIS近红外波段水汽反演影响的模拟分析[J]. 王伟民,孙晓敏,张仁华,唐新斋,朱治林. 遥感学报. 2005(01)
[9]2002年台风Ramasun影响华东沿海期间可降水量的GPS观测和分析[J]. 丁金才,黄炎,叶其欣,朱文耀,宋淑丽,梁旭东. 大气科学. 2004(04)
[10]地基GPS反演大气水汽总量的初步试验[J]. 何平,徐宝祥,周秀骥,王红艳. 应用气象学报. 2002(02)
博士论文
[1]地基GPS遥感大气可降水量及其在气象中的应用研究[D]. 李国平.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]联合地基GPS和MODIS研究成都地区大气可降水量变化[D]. 赵有兵.西南交通大学 2008
[2]联合EOS/MODIS与探空气球研究成都地区水汽变化[D]. 方继理.成都理工大学 2006
[3]利用地基GPS遥感大气水汽含量的研究[D]. 翟清斌.清华大学 2005
本文编号：2905358
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