| 主权项 |
基于遥控飞艇的近地层气象要素廓线剖面数据获取方法，步骤和条件如下：(1)使用遥控飞艇所述的遥控飞艇加装差分GPS，使遥控飞艇具有小于1m的实时空间定位精度；遥控飞艇可以在空中悬停，飞行速度控制在5-10m/s的较小范围内；遥控飞艇载荷为10-15kg；遥控飞艇的飞行记录内容包括经度、纬度、海拔高度、速度与时间，通过无线通信方式下传到笔记本电脑中存储与处理；(2)使用气象要素记录仪所述的气象要素记录仪为空气温湿度记录仪，其中温度测量精度为±0.2℃，湿度测量精度为±2.5％，测量的气象要素数据包括温度与湿度两个参数；气象要素记录仪能够按照预先设定采样速率自动测量；得到的气象要素测量数据信息存储于温湿度记录仪芯片中，通过USB接口输送到笔记本电脑中；(3)遥控飞艇飞行航线与气象要素记录仪配置所述的遥控飞艇飞行航线包括遥控飞艇水平航线及其在垂直方向上的分布；遥控飞艇水平航线是根据遥感影像或土地利用图而设定的距地面相对高度一致的一条直线，水平航线的方向总体上要垂直于两种土地类型斑块的公共边界线，水平航线的始点与终点尽量落到两种土地类型斑块的几何中心；所述的遥控飞艇水平航线在垂直方向上的分布，是指在垂直方向上不同海拔高度的互相平行的两条或多条遥控飞艇水平航线的集合，并且，不同海拔高度的遥控飞艇水平航线在水平面上的投影应该重合；所述的不同海拔高度的互相平行的相邻两条遥控飞艇水平航线之间的高度差为悬垂缆绳长度，以保证在不同海拔高度的遥控飞艇水平航线上采集的气象要素数据能够在垂直方向上进行衔接；所述的气象要素记录仪配置是指：①把放置气象要素记录仪的悬垂缆绳的一端固定在遥控飞艇下部支架上，所述的放置气象要素记录仪的悬垂缆绳的长度，要根据事先设定的气象要素垂直廓线的测量高度选定；②把数个气象要素记录仪等间距分别挂在悬垂缆绳上，以获取同样采样间隔的气象要素垂直廓线数据；在放置气象要素记录仪的悬垂缆绳的中部与末端分别挂有沙袋，以使所述的悬垂缆绳在飞行过程中尽量保持垂直于地面；(4)气象要素廓线数据的遥控飞艇测量①通过USB接口，在笔记本电脑上分别对等间距挂在悬垂缆绳上的多个气象要素记录仪进行测量参数设定，其中，多个气象要素记录仪的采样速率参数均设定为1次/秒；②通过手工操纵将遥控飞艇升至第一条水平航线高度，然后切换到自动驾驶状态，沿着预先设定的遥控飞艇水平航线飞行；飞行一个来回之后，按照垂直方向上相邻两条遥控飞艇水平航线的高度差，再将遥控飞艇升至第二条遥控飞艇水平航线继续飞行；飞行一个来回之后，再升至第三条遥控飞艇水平航线继续飞行；如此循环，遥控飞艇可以继续按照设定的高度差在更高的遥控飞艇水平航线上飞行；③在飞行过程中，通过无线通信设备，将遥控飞艇上加载的广域差分GPS获取的经度、纬度、海拔高度、速度与时间参数传送到地面笔记本电脑中，参数记录传送的速率为1次/秒；(5)气象要素廓线空间定位与数据处理①遥控飞艇降落到地面后，通过USB接口，将分别挂载于悬垂缆绳上不同部位多个气象要素记录仪所获取的气象要素测量数据及其相应的时间数据依次输送到笔记本电脑中；②挂载于悬垂缆绳上不同部位的气象要素记录仪同步测量的气象要素数据构成了遥控飞艇水平航线的气象要素垂直廓线数据；通过时间项，将气象要素记录仪测量数据与遥控飞艇飞行记录中对应的经度、纬度与海拔高度坐标数据进行链接；将气象要素垂直廓线测量时的经纬度坐标点的垂线到遥控飞艇水平航线的交点定义为气象要素垂直廓线的水平位置，它的度量值等于该交点到遥控飞艇水平航线始点的距离；遥控飞艇水平航线距地面的相对高度等于遥控飞艇水平航线与地面之间海拔高度数据的相减值，根据遥控飞艇水平航线距地面的相对高度和每个气象要素记录仪距悬垂缆绳始端的长度，计算遥控飞艇悬垂缆绳上每个气象要素记录仪距地面的相对高度，将其作为气象要素垂直廓线中每个测量数据的垂向位置；③根据生产厂商提供的气象要素记录仪测量滞后的平均时间；结合飞行记录中对应的即时速度参数，通过两者相乘，计算出因测量滞后所造成的气象要素记录仪移动的水平距离，然后分别对每个气象要素测量数据的水平位置进行订正，以消除气象要素实际测量与气象要素记录仪输出数据时间不一致而造成的位置误差；④遥控飞艇在在任意一条水平航线上进行飞行测量时，在任意一个时刻，所述的等间距分别挂在悬垂缆绳上的数个气象要素记录仪的水平位置近似认为相等，为把不同高度遥控飞艇水平航线上获取的气象要素垂直廓线数据进行垂直方向上的首尾衔接，需要对各水平航线上水平位置相同或相近的气象要素垂直廓线数据进行纵向排列组合，形成在垂直方向上依次相连的数条完整气象要素垂直廓线数据，由于对每个纵向排列组合的不同高度的气象要素垂直廓线数据实现水平位置的完全配准是非常困难的，因此将形成每个纵向排列组合的条件设定为各个高度气象要素垂直廓线数据的水平位置与其中指定的一条气象要素垂直廓线数据的水平位置的距离等于大于零小于等于5m，并把各个高度气象要素垂直廓线数据的水平位置进行平均，作为纵向排列组合的完整气象要素垂直廓线数据的水平位置；选择yv＝a0+a1h+a2h2+a3h3数学函数对数条完整气象要素垂直廓线数据进行曲线拟合，其中yv为垂直廓线上的气象要素变量，即空气温度或湿度，h为气象要素垂直廓线上任意一点距地面的相对高度，即垂向位置变量，a0、a1、a2、a3为拟合函数系数；设定一距离增量，从地面到最上层遥控飞艇水平航线的高度，对垂向位置变量进行等间隔取值，分别代入前面建立的数条完整气象要素垂直廓线拟合函数，获取数条在垂直方向上间隔相等的完整气象要素垂直廓线离散化数据；⑤按照完整气象要素垂直廓线的水平位置，将获取的数条完整气象要素垂直廓线离散化数据沿着遥控飞艇水平航线进行横向排列，每个等间隔垂向位置高度的数条气象要素垂直廓线的离散化数据构成的水平数列即为气象要素水平廓线数据；选择xh＝b0+b1l+b2l2数学函数对多条气象要素水平廓线数据进行曲线拟合，其中xh为水平廓线上的气象要素变量，即空气温度或湿度，l为气象要素水平廓线上任意一点到遥控飞艇水平航线始点的水平距离，即水平位置变量，b0、b1、b2为拟合函数系数；设定一距离增量，从遥控飞艇水平航线始点到终点的整条航线上，对水平位置变量进行等间隔取值，分别代入前面建立的多条气象要素水平廓线拟合函数，获取多条在水平方向上间隔相等的气象要素水平廓线离散化数据，从而得到近地层气象要素廓线剖面的表格数据。 |
