[发明专利]一种多源PWV数据融合方法

权利要求书

1.一种多源PWV数据融合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、多源PWV数据的高程基准统一：获取多源PWV数据，所述多源PWV数据包括GNSSPWV数据、ECMWF再分析数据和探空水汽数据，所述GNSS PWV数据的高程基准为大地高，ECMWF再分析数据的高程基准为位势，探空水汽数据的高程基准为位势高；

将ECMWF再分析数据的位势和探空水汽数据的位势高均统一到大地高；

步骤二、GPT2w模型的PWV初值计算：根据公式计算GPT2w模型的天顶湿延迟ZWD_GPT2w，其中，k₃和k'₂均为气体常数，k'₂＝16.529K·mb^-1，k₃＝373900K²·mb^-1，T_m为加权平均温度，λ为水汽递减因子，g_m为当地的实际平均重力加速度，单位为m/s²，e_s为水汽压；

根据公式PWV₀＝Π·ZWD_GPT2w，计算GPT2w模型的PWV初值PWV₀，其中，Π为转换因子且R_v为水汽气体常数且R_v＝461.495J·kg^-1·K^-1；

步骤三、获取高程基准统一的多源PWV数据：分别获取高程基准统一后的GNSS PWV数据、ECMWF再分析数据和探空水汽数据；

步骤四、多项式PWV差值拟合，过程如下：

步骤401、根据公式对GNSS数据中PWV值和GPT2w模型的PWV初值之间的差值方程探空水汽数据的PWV值和GPT2w模型的PWV初值之间的差值方程以及ECMWF再分析数据的PWV值和GPT2w模型的PWV初值之间的差值方程进行多项式差值拟合，其中，为纬度，φ为经度，h为高度，i表示GNSS数据源，j表示探空水汽数据源，q表示ECMWF再分析数据源，a₀-a₉表示多项式函数模型的拟合系数；

步骤402、初始化不同数据源的差值方程权重，令不同数据源的差值方程权重均为1；

步骤403、根据公式计算不同数据源差值方程的后验单位权方差其中，P_MODEL,D为不同数据源的差值方程权重矩阵且MODEL＝i、j、q，V_MODEL,D为不同数据源差值方程的后验误差矩阵，m为不同数据源的个数，P_D为包含P_i,D、P_j,D和P_q,D的对角权阵，tr(·)为矩阵的秩函数；

步骤404、根据公式计算不同数据源差值方程的检验统计量其中，n_MODEL为不同数据源的样本数，为各数据源差值方程的初始后验单位权方差均值且

步骤405、利用Bartlett检验判断不同数据源差值方程的检验统计量是否小于自由度为2时查找表检索的临界值当不同数据源差值方程的检验统计量小于自由度为2时查找表检索的临界值时，则不同数据源差值方程的后验单位权方差在统计学上相等，进而确定不同数据源的差值方程权重，然后执行步骤407；否则执行步骤406；

步骤406、根据公式更新不同数据源的差值方程权重，获取更新后的不同数据源的差值方程权重P'_MODEL,D，并将更新后的不同数据源的差值方程权重P'_MODEL,D视为新的不同数据源的差值方程权重矩阵P_MODEL,D循环步骤403，其中，c为数据更新常数；

步骤407、根据公式估计多项式函数模型的拟合系数x_D，其中，η_D为第一正则化参数，I为单位矩阵，

步骤五、球谐函数模型PWV残差模拟，过程如下：

步骤501、将步骤407获取的多项式函数模型的拟合系数x_D代入步骤401，获取虚拟差值，再通过虚拟差值和真值差值之间的差值获取初始PWV残差然后对初始PWV残差进行高程面统一，获取PWV残差其中，κ和均为球谐函数的阶次且为勒让德函数且Θ为κ的最大阶次取值，Ω为的最大阶次取值，θ为中间变量，和均为球谐函数模型的拟合系数；

步骤502、根据公式对各数据源的样本的PWV残差方程进行球谐函数模型拟合，其中，n_model为各数据源的样本总数且n_model＝n_i+n_j+n_q，ζ为样本编号且ζ＝1，2，...，n_model，为第ζ个样本数据的PWV残差，A_ζ为第ζ个样本数据的球谐函数模型的中间参数矩阵且和均为第ζ个样本数据的球谐函数模型的中间参数且κ'和均为球谐函数的阶次编号且κ'＝0,1,...,Θ，

步骤503、初始化不同数据源的残差方程权重，令不同数据源的残差方程权重均为1；

步骤504、根据公式计算不同数据源残差方程的后验单位权方差其中，P_MODEL,R为不同数据源的残差方程权重矩阵，V_MODEL,R为不同数据源残差方程的后验误差矩阵，P_R为包含P_i,R、P_j,R和P_q,R的对角权阵，A_MODEL,R为A_R中不同数据源的样本数据的球谐函数模型的中间参数矩阵；

步骤505、根据公式计算不同数据源残差方程的检验统计量其中，为各数据源残差方程的初始后验单位权方差均值且

步骤506、利用Bartlett检验判断不同数据源残差方程的检验统计量是否小于自由度为2时查找表检索的临界值不同数据源残差方程的检验统计量小于自由度为2时查找表检索的临界值时，则不同数据源残差方程的后验单位权方差在统计学上相等，进而确定不同数据源的残差方程权重，然后执行步骤508；否则执行步骤507；

步骤507、根据公式更新不同数据源的残差方程权重，获取更新后的不同数据源的残差方程权重P'_MODEL,R，并将更新后的不同数据源的残差方程权重P'_MODEL,R视为新的不同数据源的残差方程权重矩阵P_MODEL,R循环步骤504；

步骤508、根据公式估计球谐函数模型残差拟合系数矩阵x_R，η_R为第二正则化参数，

步骤六、建立PWV混合模型：根据公式建立PWV混合模型PWV_MODEL，其中，为不同数据源的GPT2w模型计算的PWV初值，DPWV^MODEL为不同数据源的多项式拟合的PWV差值，RPWV^MODEL为不同数据源的球谐函数拟合的PWV残差。