本發(fā)明涉及光電特性研究技術(shù)，特別涉及一種計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法。

背景技術(shù)：

光信號(hào)在大氣中傳輸時(shí)，會(huì)受到大氣的影響而導(dǎo)致信號(hào)減弱，信號(hào)減弱的程度取決于信號(hào)傳遞路徑上的大氣性質(zhì)，可以用大氣透過(guò)率來(lái)表示。

在現(xiàn)有技術(shù)中，大氣透過(guò)率可通過(guò)專(zhuān)用的軟件(例如，國(guó)內(nèi)外通用的modtran軟件)計(jì)算得到，計(jì)算輸入?yún)?shù)包括光學(xué)波段、傳輸路程長(zhǎng)度、氣象參數(shù)等。

例如，設(shè)τ代表大氣透過(guò)率，可大氣透過(guò)率可以表示為：

τ＝f(t,p,rh,ρi,λ,r)

其中，t為空氣溫度，p為氣壓，rh為水汽含量,ρi表示大氣中其它主要?dú)怏w成份含量(例如，co2、n2o、o3、ch4等)，λ為波長(zhǎng)，r為傳輸距離。

當(dāng)上述參數(shù)已知后，即可計(jì)算得到大氣透過(guò)率的數(shù)值。

在上述的參數(shù)中，光學(xué)波長(zhǎng)λ、傳輸距離r可以通過(guò)人為設(shè)定，因此可精確已知；氣體成份含量ρi相對(duì)穩(wěn)定，也可視為已知常數(shù)。上述參數(shù)中變化較大而難以準(zhǔn)確給出的是氣象參數(shù)，包括：大氣溫度(t)、濕度(rh)、壓力(p)，并隨著時(shí)間、地理位置、高度而劇烈變化。因此，準(zhǔn)確獲得氣象參數(shù)是保障大氣透過(guò)率精確計(jì)算的關(guān)鍵。

然而，現(xiàn)實(shí)面臨的問(wèn)題是，氣象參數(shù)的取得通常來(lái)自固定氣象觀測(cè)站或者可移動(dòng)觀測(cè)設(shè)備，受到自然地理環(huán)境及人為因素限制，一些地點(diǎn)既沒(méi)有氣象站也無(wú)法放置氣象設(shè)備，這些地點(diǎn)因缺少必要的氣象參數(shù)而使得大氣透過(guò)率的計(jì)算變得很困難。

現(xiàn)有技術(shù)中的一種解決方法是：對(duì)氣象參數(shù)建立計(jì)算模型。然而，當(dāng)使用這種方法時(shí)，需要針對(duì)溫度、濕度、壓力建立三個(gè)獨(dú)立推算模型，推算出該地點(diǎn)的氣象參數(shù)值。由于各個(gè)氣象參數(shù)的時(shí)、空變化規(guī)律不同，每個(gè)氣象參數(shù)的計(jì)算都需要分別建立模型；而且，由于實(shí)際大氣性質(zhì)的多樣性并受多種外界因素影響，因此建立適合所有地區(qū)的氣象參數(shù)通用計(jì)算模型比較復(fù)雜。所以，上述方法在技術(shù)上雖然可行，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻存在一定的難度，難以實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)未知?dú)庀髤?shù)地區(qū)的大氣透過(guò)率計(jì)算，解決了沒(méi)有氣象參數(shù)地區(qū)的大氣透過(guò)率計(jì)算問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法，該方法包括：

獲取需估算地點(diǎn)的位置信息；

根據(jù)需估算地點(diǎn)的位置信息和預(yù)設(shè)的查找條件，查找到一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)；

根據(jù)需估算地點(diǎn)與各個(gè)參考地點(diǎn)之間的距離，以及各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)，計(jì)算得到需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率。

較佳的，所述根據(jù)需估算地點(diǎn)的位置信息和預(yù)設(shè)的查找條件，查找到一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)包括：

在以需估算地點(diǎn)為圓心，以預(yù)設(shè)的d為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，查找到一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)。

較佳的，所述根據(jù)需估算地點(diǎn)的位置信息和預(yù)設(shè)的查找條件，查找到一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)包括：

在包括多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，查找與需估算地點(diǎn)的直線距離小于或等于預(yù)設(shè)的d的一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)。

較佳的，所述d的值為500公里。

較佳的，所述各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)為各個(gè)參考地點(diǎn)的大氣透過(guò)率。

較佳的，通過(guò)如下的公式來(lái)計(jì)算得到需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率：

其中，τ為需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率，k為各個(gè)參考地點(diǎn)的編號(hào)，n為所有參考地點(diǎn)的總數(shù)，τk為第k個(gè)參考地點(diǎn)的大氣透過(guò)率，dk為第k個(gè)參考地點(diǎn)與需估算地點(diǎn)之間的距離，p為預(yù)設(shè)的冪次。

較佳的，所述p的取值為2。

較佳的，所述位置信息包括：經(jīng)度信息和緯度信息。

如上可見(jiàn)，在本發(fā)明中的計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法，由于先根據(jù)需估算的無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的位置信息和預(yù)設(shè)的查找條件，查找一個(gè)多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)，然后基于不同地點(diǎn)之間透過(guò)率的距離相關(guān)性特點(diǎn)，根據(jù)需估算地點(diǎn)與各個(gè)參考地點(diǎn)之間的距離，以及各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)，計(jì)算得到需估算的無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)未知?dú)庀髤?shù)地區(qū)的大氣透過(guò)率計(jì)算，解決了沒(méi)有氣象參數(shù)地區(qū)的大氣透過(guò)率計(jì)算問(wèn)題。在本發(fā)明的上述方法中，由于無(wú)需建立多個(gè)氣象參數(shù)計(jì)算模型，大大減少了由于多個(gè)氣象參數(shù)推算帶來(lái)的多項(xiàng)計(jì)算誤差，因此具有計(jì)算過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)、精度有保障的優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明的上述方法原理明確，實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，計(jì)算精度可控，經(jīng)過(guò)典型算例驗(yàn)證有效。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中的不同地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的示意圖一。

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例中的不同地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的示意圖二。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)施例提供了一種計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法的流程示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中的計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法主要包括如下所述的步驟：

步驟101，獲取需估算地點(diǎn)的位置信息。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，首先需要獲得需估算的地點(diǎn)的位置信息。其中，所述需估算地點(diǎn)為無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)。

例如，較佳的，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述位置信息包括：經(jīng)度信息和緯度信息。

步驟102，根據(jù)需估算地點(diǎn)的位置信息和預(yù)設(shè)的查找條件，查找到一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以通過(guò)多種具體實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的步驟102。以下將以其中的兩種具體實(shí)現(xiàn)方式為例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行介紹。

例如，較佳的，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述步驟102可以包括：

在以需估算地點(diǎn)為圓心，以預(yù)設(shè)的d為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，查找到一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)。

再例如，較佳的，在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述步驟102也可以包括：

在包括多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，查找與需估算地點(diǎn)的直線距離小于或等于預(yù)設(shè)的d的一個(gè)或多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)，并將查找到的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)。

其中，上述兩個(gè)具體實(shí)施例中的d的取值都可以根據(jù)實(shí)際情況的需要而預(yù)先設(shè)置。

例如，按照國(guó)際上通行的天氣系統(tǒng)分類(lèi)，天氣系統(tǒng)的生命史小于等于1天的水平尺度范圍為10～1000公里(km)的中尺度。因此，較佳的，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述d的值可以是500km。當(dāng)然，d的取值也可以是其它的符合實(shí)際情況需要的值，在此不再一一贅述。

步驟103，根據(jù)需估算地點(diǎn)與各個(gè)參考地點(diǎn)之間的距離，以及各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)，計(jì)算得到需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，發(fā)明人對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了仔細(xì)地研究，例如，選取了我國(guó)南方的三個(gè)省份，研究了三個(gè)省份30年的氣象統(tǒng)計(jì)平均數(shù)據(jù)，并對(duì)有氣象參數(shù)的地點(diǎn)進(jìn)行了大氣透過(guò)率計(jì)算，譬如，包括了兩個(gè)常規(guī)的紅外波段(3～5μm)和(8～12μm)。

例如，圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中的不同地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的示意圖一，圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例中的不同地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的示意圖二。其中，圖2中所示的是不同地點(diǎn)的紅外波段(3～5μm)的大氣透過(guò)率(3～5μm)，圖3中所示的是不同地點(diǎn)的紅外波段(8～12μm)的大氣透過(guò)率。

圖2和圖3是部分結(jié)果的圖形顯示，圖中按照各個(gè)地點(diǎn)位置標(biāo)注了大氣透過(guò)率的計(jì)算值。圖2和圖3中示出的是1月份的結(jié)果，其它月份的計(jì)算結(jié)果雖然數(shù)值不同，但分布規(guī)律類(lèi)似，鑒于篇幅，在此不再一一列舉。

經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究之后發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)在同一時(shí)間段內(nèi)或同一時(shí)刻的大氣透過(guò)率，與各個(gè)地點(diǎn)之間的距離具有較強(qiáng)的相關(guān)性。從不同地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的計(jì)算結(jié)果可知，相鄰地點(diǎn)之間的大氣透過(guò)率的數(shù)值比較接近，而隨著距離的增加，兩地點(diǎn)之間的大氣透過(guò)率的數(shù)值差將逐漸增大。

因此，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以認(rèn)為兩個(gè)地點(diǎn)之間大氣透過(guò)率和距離成冪次方反比關(guān)系。另外，較佳的，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)為各個(gè)參考地點(diǎn)的大氣透過(guò)率。

所以，例如，較佳的，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，可以通過(guò)如下的公式來(lái)計(jì)算得到需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率：

其中，τ為需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率，k為各個(gè)參考地點(diǎn)的編號(hào)，n為所有參考地點(diǎn)的總數(shù)，τk為第k個(gè)參考地點(diǎn)的大氣透過(guò)率，dk為第k個(gè)參考地點(diǎn)與需估算地點(diǎn)之間的距離，p為預(yù)設(shè)的冪次。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，冪次p的數(shù)值可以決定各個(gè)參考地點(diǎn)在計(jì)算時(shí)所占的權(quán)重。當(dāng)冪次p的取值較大時(shí)，較近的地點(diǎn)將具有較高的權(quán)重?cái)?shù)值，而且隨著距離的增加，權(quán)重將迅速下降；當(dāng)冪次p的取值較小時(shí)，權(quán)重將比較均勻地分配給各個(gè)參考地點(diǎn)。

因此，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，可以根據(jù)實(shí)際情況的需要而預(yù)先設(shè)置p的取值。例如，較佳的，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，可以參考?xì)庀髮W(xué)的一些方法，如果物理量沒(méi)有特別不同的分布特點(diǎn)，則所述p的取值可以為2。

此時(shí)，上述的公式(1)則為：

因此，將需估算地點(diǎn)與各個(gè)參考地點(diǎn)之間的距離，以及各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)代入上述的公式(1)或(2)，即可計(jì)算得到需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率τ。

因此，通過(guò)上述的步驟101～103，即可得到需估算地點(diǎn)的大氣透過(guò)率。

綜上可知，在本發(fā)明中的計(jì)算無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率的方法，由于先根據(jù)需估算的無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的位置信息和預(yù)設(shè)的查找條件，查找一個(gè)多個(gè)已具有氣象參數(shù)的地點(diǎn)作為參考地點(diǎn)，然后基于不同地點(diǎn)之間透過(guò)率的距離相關(guān)性特點(diǎn)，根據(jù)需估算地點(diǎn)與各個(gè)參考地點(diǎn)之間的距離，以及各個(gè)參考地點(diǎn)的氣象參數(shù)，計(jì)算得到需估算的無(wú)氣象參數(shù)地點(diǎn)的大氣透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)未知?dú)庀髤?shù)地區(qū)的大氣透過(guò)率計(jì)算，解決了沒(méi)有氣象參數(shù)地區(qū)的大氣透過(guò)率計(jì)算問(wèn)題。在本發(fā)明的上述方法中，由于無(wú)需建立多個(gè)氣象參數(shù)計(jì)算模型，大大減少了由于多個(gè)氣象參數(shù)推算帶來(lái)的多項(xiàng)計(jì)算誤差，因此具有計(jì)算過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)、精度有保障的優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明的上述方法原理明確，實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，計(jì)算精度可控，經(jīng)過(guò)典型算例驗(yàn)證有效。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。