基于GNSS的雾霾监测与分析技术制造技术

基于GNSS的雾霾监测与分析技术，本发明专利技术主要是利用现代GNSS卫星技术来监测雾霾的分布程度及确定其来源范围，包括建立GNSS卫星技术与雾霾值的非线性关系、确定利用层析技术确定雾霾的空间三维分布，缩小雾霾来源范围等。

【技术实现步骤摘要】
基于GNSS的雾霾监测与分析技术
本专利技术涉及到雾霾监测，尤其是基于GNSS的雾霾监测与分析技术。
技术介绍
雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。雾霾的源头多种多样，比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等等，雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。但各地区的雾霾天气中，不同污染源的作用程度各有差异。联合国空气环保领域的众多专家研究证实，生态级负离子(小粒径负离子)可以主动出击捕捉小粒微尘，使其凝聚而沉淀，有效除去空气2.5微米(PM2.5)及以下的微尘，甚至1微米的微粒，从而减少PM2.5对人体健康的危害，生态级负离子对空气的净化作用是源于负离子与空气中的细菌、灰尘、烟雾等带正电的微粒相结合，并聚成球降落而消除PM2.5危害，巧合的是负离子在空气中做布朗运动(“之”字型运动)，而布朗运动本身就是消除微小粉尘物的有效方法，负离子结合飘尘后促进飘尘布朗运动而消除飘尘，实验证明，飘尘直径越小，越易被负离子沉淀。雾霾对于一个地区如何形成，来源于何方呢？最近北京采取不少措施，但依然严重。关键是不知道其真正来源，汽车尾气或工业污染或人口太多？本技术主要是现代GNSS卫星技术来监测雾霾的分布程度及确定其来源范围，包括建立GNSS卫星技术与雾霾值的非线性关系、确定利用层析技术确定雾霾的空间三维分布，缩小雾霾来源范围等。GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)泛指全球导航卫星系统，它包括利用美国的GNSS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO及中国的COMPASS(北斗)等全球卫星定位系统中的一个或多个系统进行导航定位，并同时能够提供卫星的完备性检验信息和足够的导航安全性告警信息。全球卫星导航系统(GNSS)作为导航卫星系统之一的出现带来了测量领域的革命，同时也深远的影响到气象科学的发展。从20世纪70年代出现以来得到迅速的发展，目前已广泛应用于科学技术、交通导航、工程建设和社会减灾等国民经济的各个领域。将GNSS技术应用到大气科学中，我们不仅可以获取高精度的大气参数，还可以大大提高大气探测数据的时空分辨率、降低探测成本。由于GNSS气象探测技术仍在蓬勃发展之中，开发其探测潜力的研究也仍在继续，可以预见GNSS探测大气温度、水汽和风等气象要素的精度、探测范围、空间分辨率各指标将得到进一步改进。GNSS气象探测系统在21世纪大气探测系统中将占有重要位置。美国、加拿大、澳大利亚都把GNSS作为未来高空探测体制的重要组成部分。通过研究，能够找到GNSS卫星的测量值与雾霾值的关系。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是利用现代GNSS卫星技术来监测雾霾的分布程度及确定其来源范围，从而弥补现有环境监测手段在区域空间尺度上的不足，为摸清大气污染来源，实现各类污染源的监督管理、减排控制提供科学依据，从而服务于环境保护、资源合理利用和环境法规、标准、规范的制定等；目的在于利用现代GNSS卫星技术来监测雾霾的分布程度及确定其来源范围，包括建立GNSS卫星技术与雾霾值的非线性关系，确定利用层析技术确定雾霾的空间三维分布，缩小判定雾霾来源范围等。基于GNSS的雾霾监测与分析技术，包括GNSS卫星技术，GNSS双差模式获取雾霾量的技术；去除大气效应影响的技术；确定雾霾平面分布的技术；确定雾霾三维空间分布的技术；识别雾霾来源的技术；所述监测与分析技术步骤如下：步骤一：利用GNSS双差模式来处理GNSS卫星发射的L波段无线电波信号；步骤二：通过数据解算，得到各基站之间的基线坐标向量；步骤三：GNSS数据处理质量核检是否合理，如果合理进行步骤四，如果不合理进行步骤一；步骤四：把气质量为优的某天来作为参考值来去除大气效应的影响；步骤五：建立GNSS测量值与雾霾程度的映射关系，确定雾霾平面分布；步骤六：建立适用于雾霾监测的层析模型；步骤七：利用GNSS所得到的雾霾量和层析模型来确定雾霾三维空间分布；步骤八：基于步骤五和步骤七以及多期资料，利用神经网络或数理统计方法有效确定雾霾来源。进一步的，利用GNSS双差模式来监测分析雾霾。本专利技术的优点：1)能够利用现代先进的测量技术与设备，不需要建站；2)监测时空间、时间上都保持连续性；3)能获取雾霾空间上的三维分布情况；4)获取不能确定雾霾的来源。附图说明图1技术方案流程图。具体实施方式根据附图1具体说明本专利技术的具体实施方案：基于GNSS的雾霾监测与分析技术，包括GNSS卫星技术，GNSS双差模式获取雾霾量的技术；去除大气效应影响的技术；确定雾霾平面分布的技术；确定雾霾三维空间分布的技术；识别雾霾来源的技术。所述技术步骤如下：步骤一：GNSS卫星发射的L波段无线电波信号，通过GNSS双差模式处理数据；步骤二：通过数据验证坐标向量，观测结果；步骤三：GNSS数据处理质量核检是否合理，如果合理进行步骤四，如果不合理进行步骤一；步骤四：把气质量为优的某天来作为参考值来去除大气效应的影响；步骤五：建立GNSS测量值与雾霾程度的映射关系，确定雾霾平面分布；步骤六：建立适用于雾霾监测的层析模型；步骤七：利用GNSS所得到的雾霾量和层析模型来确定雾霾三维空间分布；步骤八：基于步骤五和步骤七以及多期资料，利用神经网络或数理统计方法有效确定雾霾来源。利用GNSS双差模式来监测分析雾霾。结合附图1详细具体的说明其应用，GNSS卫星技术来进行大气雾霾监测与分析，首先设立GNSS观测站并采集相应的数据，然后利用双差数据处理方法对数据进行处理并评定其质量，最后去除残留大气效应的影响并建立雾霾程度的映射关系，确定雾霾平面分布；另外在此基础上，建立雾霾的层析模型，从而确定雾霾三维空间分布，进而判断雾霾来源。GNSS卫星发射的L波段无线电波信号在穿过地球大气层时，其信号受到大气、雾霾的折射而弯曲，传播路径比几何距离变长，传播速度因此变慢，这称为大气对GNSS信号的延迟。大气折射延迟中因频散大气造成的延迟主要集中在高度约50Km以上的电离层，通常称为“电离层延迟”，GNSS信号路径上的电离层延迟可能在9～45m之间变动，这种延迟和GNSS信号的频率密切相关。精密大地测量中常采用双频技术可消除其影响，因此GNSS气象遥感最好采用双频接收机可有效消除电离层延迟。由非电离大气的折射造成的部分可称为“中性延迟”，由于这部分大气主要集中在对流层，因此也常称为“对流层延迟”。对于一个海平面上的中纬度站，对流层折射延迟在天顶方向大约为2.3m左右，在85°卫星高度角方向大约为2.5m，对流层延迟和大气折射率有关，而与频率无关。雾霾是雾和霾的统称，雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节，是近地面层空气中水汽凝结的产物。霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到10km以下的一种天气现象。在本技术中，利用相关技术消除大气的影响，从而对雾霾进行分析。目前在高精度GNSS数据处理过程中，常采用非差精密单点定位PPP(PrecisePointPositioning)和双差相对定位两种数据组本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于GNSS的雾霾监测与分析技术，其特征在于：GNSS双差模式获取雾霾量的技术；去除大气效应影响的技术；确定雾霾平面分布的技术；确定雾霾三维空间分布的技术；识别雾霾来源的技术；所述技术步骤如下：步骤一：利用GNSS双差模式来处理GNSS卫星发射的L波段无线电波信号；步骤二：通过数据解算，得到各基站之间的基线坐向量；步骤三：GNSS数据处理质量核检是否合理，如果合理进行步骤四，如果不合理进行步骤一；步骤四：选择天气质量优的数据做为参考，去除残留大气效应的影响；步骤五：建立GNSS测量值与雾霾程度的映射关系，确定雾霾平面分布；步骤六：建立适用于雾霾监测的层析模型；步骤七：利用GNSS所得到的雾霾量和层析模型来确定雾霾三维空间分布；步骤八：基于步骤五和步骤七以及多期资料，利用利神经网络或数理统计方法确定其来源。

【技术特征摘要】
1.基于GNSS的雾霾监测与分析技术，其特征在于：GNSS双差模式获取雾霾量的技术；去除大气效应影响的技术；确定雾霾平面分布的技术；确定雾霾三维空间分布的技术；识别雾霾来源的技术；所述监测与分析技术步骤如下：步骤一：利用GNSS双差模式来处理GNSS卫星发射的L波段无线电波信号；步骤二：通过数据解算，得到各基站之间的基线坐标向量；步骤三：GNSS数据处理质量核检是否合理，如果合理进行步骤四，如果不合理进行步骤一；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋廷臣，
申请(专利权)人：淮海工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32