[发明专利]一种基于北斗定位的单点气象要素确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及气象学技术领域，具体涉及一种基于北斗定位的单点气象要素确定方法。

背景技术

单点气象要素是指在无气象观测站点的某地点，开展抢险救灾、建设施工等行动时所需的站点气象要素值。及时获取该地点准确的气象要素值，对抢险救灾等活动具有重要影响，是指挥决策与计划安排的关键因素之一。

目前在我国，非均匀地分布着覆盖全国的气象监测网，包括：地面气象观测站2400余个、高空气象探测站120个、天气雷达站近400余个(其中新一代天气雷达172部)、气象卫星6颗，此外还有近50000个无人自动气象观测站、近700个农业气象观测站、数十部风廓线雷达、数百个海岛/海岸自动气象站、400余个风能观测铁塔、近500个大气水汽观测站……等等，构成了多源气象资料观测网，能为相应的站点提供精细观测数据。

在以往的单点气象要素确定中，常规是利用粗略的定位信息，寻找距离该地点最近的地面观测站资料作为基本资料，再以附近的自动站、雷达、探空等多源气象数据进行修正。由于地面观测站点分布并不均匀，对于站点分布较少的地区，尤其在山区、隧道、森林、矿区、沙漠、海洋、地铁沿线等各种复杂环境中，以距离最近的气象观测值来作为该点的基本数据，存在明显的误差；同时这种方法也缺乏对天气系统和天气形势的考虑，可能出现较大的误差、甚至天气现象(如降雨、雷电等)出现错误，这对于抢险救灾的指挥决策等，具有直接和重要的影响。如何及时准确地提供精确的单点气象要素值，成为气象服务的一个关键难题。要解决这个难题，需要两方面的技术，一是站点的精确定位，二是综合考虑站点附近天气实况、天气系统和天气形势的气象要素计算方法。

精确定位技术近年来在全球获得了长足的发展，尤其是我国的北斗卫星导航系统(以下简称“北斗”)，作为世界三大全球导航卫星系统(GNSS)之一，2016年已经覆盖了全球1/3的陆地，使亚太地区40亿人口受益，其精度与美国GPS相当。2020年，北斗将具有全球服务能力，并且具备源导航定位和短报文功能，此功能是目前美国的GPS和俄罗斯的“格洛纳斯”没有的，将为全球用户提供全天候、连续、实时的三维导航定位和测速，以及高精度的时间传递和精密定位。

卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援，在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗所具备的导航定位和短报文通信功能，通过卫星导航终端及时报告所处位置和受灾情况，能有效提高抢险救灾时效。

在考虑站点附近的天气实况、天气系统和天气形势方面，数值预报的发展已经带来持性的技术进步，中国气象局自主研发的我国全球/区域同化数值天气预报系统GRAPES(Global/Regional Assimilation and PrEdiionct System)已在2015年具备业务化运行能力，可提供10天的全球天气形势及降水预报，水平分辨率达0.25度，垂直层数达60层，各项性能指标已总体超过T639模式。

虽然考虑到了精确确定单点气象要素所必备的技术条件，并且所需要的技术条件也趋向成熟，但目前还未提出过具体利用多源气象观测数据和数值预报模式GRAPES背景场，结合北斗精确定位，确定单点气象要素的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用多源气象观测数据和数值预报模式GRAPES背景场，结合北斗精确定位，确定单点气象要素的方法。以便提高气象服务的精度和水平，进一步为抢险救灾、重点工程等的气象服务提供技术支持。

所述单点气象要素V确定如下：

其中，V_kji为第k层第j个格点的4个格点的气象要素值，i＝1,2,3,4，k＝1,2,……,n，j＝1,2,……,m；R_kji为4个格点与V点之间的距离，i＝1,2,3,4；V_kj为第k层第j个格点的气象要素值；R_kj为第k层第j个格点与V点之间的距离，V_k为第k层格点的气象要素值；m为每一层的格点数；n值具体确定的方法是以V点为中心，根据上述方程组从n取1开始计算,直到每增加1层，对气象数据的影响小于设定阈值，则得到n的值。

进一步，所述各格点的气象要素值确定如下：

根据气象数据密度、数据可用性的统计结果及计算机的计算能力，将区域进行分区；

将区域分区后，基于数值预报模式，将多源气象观测数据采用气象数据融合方法获得分区后的格点气象要素数据。