一种对流层电波环境数值模式结果的不同单位网格距转换方法与流程

1.本发明属于气象数值模拟和无线电技术领域，特别涉及该领域中的一种对流层电波环境数值模式结果的不同单位网格距转换方法。


背景技术：

2.在现代电子信息技术中，对流层电波环境特性是影响雷达、通讯、导航等电子信息系统有效发挥效能的重要因素。对流层电波环境特性很大程度上依赖于对流层电波环境参数的获取和统计，过去这些参数的获取和统计只能依靠区域内稀疏有限的气象地面、探空观测站进行数据获取和统计，对于广袤的海洋区域，气象探空站点没有或稀少，无法搜集数据。随着中尺度大气数值模式的发展，可以获取较精细的对流层电波环境参数时空网格数据，从而可以解决区域对流层电波环境数据获取和统计特性研究问题。
3.中尺度大气数值模式发展于20世纪80年代，90年代一些中尺度模式和模拟系统已在世界范围内广泛使用，如美国的海—气耦合中尺度预测系统(coamps)、英国气象局中尺度业务模式、加拿大中尺度可压缩共有模式、法国中尺度非静力模式、日本区域谱模式等。在国内外流传较广的中尺度大气模式是美国国家大气研究中心(ncar)和美国宾夕法尼亚州立大学合作开发的第五代中尺度非流体静力模式mm5和气象研究与预报模式(wrf)，wrf模式是一个用于研究和业务应用的数值气象预测和大气模拟系统，是在mm5基础上发展起来的，由美国国家大气研究中心(ncar)、国家环境预报中心(ncep)、国家海洋和大气管理局(noaa)、国家航空航天管理局(nasa)、空军天气局(afwa)以及许多协会和大学等机构合作开发。wrf具有灵活的编程结构，在研究、业务和教学中得到广泛应用。中尺度大气数值模式的相关情况在很多公开文献中都有详细的介绍，在此不再赘述。
4.在基于中尺度大气数值模式获取较精细的对流层电波环境参数时空网格数据过程中，需要用户进行研究区域事先设定(研究区域大小根据需要用户自定)和水平空间网格距设置，网格距设置是按照等公里单位设置的(用户根据需要事先设定的固定值，在这假定为d km)，因此获取的对流层电波环境参数水平空间网格距单位是km，换句话说，就是基于中尺度大气数值模式获取的区域对流层电波环境数据都是以d km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距形成的许多网格数据构成的，如果换算成经纬度单位，针对经纬度单位来讲，网格数据是不等距的，因为这跟数值模式的投影方式及南北纬度差异等都有很大关系。
5.模式获取的是研究区域内不等距的经纬度单位或等间距的公里单位网格数据，在实际上应用时，在小研究区域内或单点时可以方便地使用该类型数据，现阶段人们也主要是使用小研究区域内或单点时的类型数据，也就是等间距的公里单位即不等距的经纬度单位网格数据，该类型数据一般能满足要求不高的人群研究和应用需要。但在大区域特别是全球范围研究对流层电波环境特性时这种类型数据并不方便，使用等距的经纬度单位网格数据则更加方便，例如国际电信联盟无线通信局(itu—r)电波传播标准中的相关标准中用到的网格数据就是等距经纬度单位的再分析网格数据(该数据是全球大气数值模式直接输
出结果)，而本例中涉及的是大气中尺度数值模式，该模式由于要考虑投影和坐标方式，兼顾局地气候的代表性以及刻画大气精细结构，目的是获得比前数据更准确更精细的结果，但这种模式输出结果是等公里单位网格，为了方便全球或大区域电波环境特性研究，需要转换成等距经纬度单位的网格数据，但人们对于模式数据的不同单位网格数据具体转换方法很少涉及。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题就是提供一种对流层电波环境数值模式结果的不同单位网格距转换方法。
7.本发明采用如下技术方案：
8.一种对流层电波环境数值模式结果的不同单位网格距转换方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
9.步骤1，在数值模式中由用户事先设定研究区域(研究区域用户自定)和水平网格距d km，d＜60；
10.步骤2，由用户获取中尺度大气数值模式输出的以d km为等间距的等公里单位网格数据文件，该网格数据文件中包含研究区域内每一网格数据对应的不等间距的经纬度信息以及要研究的对流层电波环境参数信息；
11.步骤3，根据对流层电波环境数值模式结果的具体等公里单位网格距d km，以及所要转换到的具体等经纬度单位的网格距c
°
，确定研究区域内要转换成的最终等经纬度单位网格的四个顶点；
12.步骤4，如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界超出研究区域内原等公里单位网格的区域边界，则该网格点不予转换和赋值，终止该对应等网格距网格的转换工作，进而进行研究区域内剩余网格点转换工作，重复进行步骤3，以后所获取的最终等经纬度单位网格覆盖的所有区域中将不包含该终止转换的网格；
13.如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界不超出原等公里单位网格的区域边界，则进行步骤5；
14.步骤5，根据确定后的要转换的等经纬度单位网格四个顶点，获取原等公里单位网格组成转换后最终等经纬度单位单个网格的分面积；
15.原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积s
原分
计算式子如下：
16.s
原分
＝d
原纬分
×d原经分
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
17.其中，d
原纬分
为原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积的纬度距，d
原经分
为原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积的经度距；
18.步骤6，根据获取的分面积s
原分
，获取原等公里单位网格组成最终等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
；
19.基于下式(2)求出组成最终等经纬度单位网格的原先等公里单位单个网格的面积占比s
占比
：
20.s
占比
＝(s
原分
/s
最终
)
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
21.其中，s
最终
为最终的等经纬度单位单个网格的面积；
22.基于下式(3)求出s
最终
：
23.s
最终
＝d
纬
×d经
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
24.其中，d
纬
为最终等经纬度单位单个网格的纬度距，d
经
为最终等经纬度单位单个网格的经度距；
25.步骤7，获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
；
26.按需从网格数据文件中依据经纬度读取每个原等公里单位网格对应的对流层电波环境参数值，根据下式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
：
27.w
占
＝w
原
×s占比
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
28.步骤8，将步骤7获取的分量w
占
相加即是所求得的最终换算成的以网格距经纬度单位设置的某一个等网格距对流层电波环境参数的网格值w
最终
。
29.进一步的，设用户设定的研究区域内网格数有n
×
m个，每一网格有n个电波环境参数；重复步骤7—8，获取该最终等网格距网格的其他对流层电波环境参数；重复步骤3—9，获取研究区域内其它最终等网格距网格的对流层电波环境参数。
30.本发明的有益效果是：
31.基于中尺度大气数值模式获取的对流层电波环境参数虽然是较精细的，但都是以d km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距形成的许多网格数据构成的，如果换算成经纬度单位，针对经纬度单位来讲，网格数据是不等距的，在大区域特别是全球范围研究，这种数据是不方便使用的。
32.本发明所公开的对流层电波环境数值模式结果的不同单位网格距转换方法，基于网格重构、获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比、获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数占所组成的等经纬度单位的单个网格占比的分量等步骤，通过一定的转换关系，将大气中尺度数值模式输出网格数据进一步处理，使等公里单位网格数据转换成等距经纬度单位网格数据，以方便实际应用。可以将不等距的经纬度单位网格数据转换成等距的经纬度单位网格数据，方便大区域特别是全球范围研究对流层电波环境特性的实际应用。
附图说明
33.图1是中尺度数值模式的网格数据的网格距特点示意图；
34.图2是对流层电波环境数值模式结果的网格数据文件格式示意图；
35.图3是对流层电波环境数值模式结果的网格距等公里单位到最终等经纬度单位的网格转换示意图；
36.图4是对流层电波环境数值模式结果的网格距等公里单位到最终等经纬度单位的网格转换实例示意图；
37.图5是对流层电波环境数值模式结果的网格数据文件格式实例示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
39.本发明方法是基于中尺度大气数值模式获取较精细的对流层电波环境参数时空网格数据基础上，以网格距公里单位设置的直接输出网格数据为源，基于网格重构、获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比、获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数占所组成的等经纬度单位的单个网格占比的分量等步骤，通过一定的转换关系，换算成以网格距经纬度单位设置的等网格距数据。
40.众所周知，基于中尺度大气数值模式获取的研究区域内对流层电波环境数据都是以d km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距形成的许多网格数据，如果换算成经纬度单位，针对经纬度单位来讲，网格数据是不等距的，因为这跟数值模式的投影方式及南北纬度差异等都有很大关系，比如数据网格点的纬度网格距随着纬度的递减而变大，经度网格距随着经度的递减基本不变，如图1中，各个网格距都是固定数d km，但相邻网格点的纬度之差北纬4-北纬3《北纬3-北纬2《北纬2-北纬1，明显看出纬度单位网格距是不等距的。在大区域特别是全球范围研究对流层电波环境特性时使用等距的经纬度单位网格数据更加方便。
41.本发明方法是在数值模式中由用户事先设定水平网格距d km，获取中尺度大气数值模式输出的d km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距的网格数据，该网格数据文件中要包含研究区域内每一网格数据对应的不等间距的经纬度信息以及要研究的对流层电波环境参数信息，根据对流层电波环境数值模式结果的具体等公里单位网格距(假如网格距d km)，以及所要转换到的具体等经纬度单位的网格距(假如网格距c
°
)，确定某一个要转换成的等经纬度单位网格的四个顶点。当确定好一个等经纬度单位的网格4个顶点后，意味着这个网格就确定了，然后接下来最重要的是确定这个网格的n个电波环境参数，每个电波环境参数的求法是依据组成该网格的原先若干个等公里单位网格的面积大小，对原先若干个等公里单位网格的电波环境参数根据其对应组成面积加权计算而得。研究区域内其他网格电波环境参数的求法依次类推。
42.特别指出，本发明方法适合于网格距c》d/110，即所要转换到的具体等经纬度单位的网格距大于对流层电波环境数值模式结果的等公里单位网格距时的情况，其中110为1经纬度单位换算为多少公里单位数的具体数值，c为等经纬度单位的网格距，d为具体等公里单位网格距。
43.具体包括如下步骤：
44.步骤1，在数值模式中由用户事先设定研究区域(研究区域用户自定)和水平网格距d km，随后研究区域和水平网格距就是固定值，图1反映了中尺度数值模式的网格数据的网格距特点，研究区域内各网格距是相等的，都等于d km。在这里d要小于60，因为大气水平不均匀的原因，数值太大，转换后的数据容易引起较大的误差；
45.步骤2，由用户获取中尺度大气数值模式输出的d km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距的等公里单位网格数据，该网格数据文件中要包含研究区域内每一网格数据对应的不等间距的经纬度信息以及要研究的对流层电波环境参数信息，数据次序排列如图2，纬度1、经度1表示数值模式输出结果的起始第一个网格(第1行，第1列)对应的经纬度，纬度n、经度m表示数值模式输出结果对应的最后一个网格(第n列，第m行)对应的经纬度，网格数有n
×
m个，每一网格有n个电波环境参数；值得一提的是，网格数据文件中每一网格可以
包含许多电波环境参数，不限参数个数以及数据格式，只要是能储存和获取对应网格点的经纬度和电波环境参数的网格数据文件即可。
46.步骤3，根据对流层电波环境数值模式结果的具体等公里单位网格距(网格距d km)，以及所要转换到的具体等经纬度单位的网格距(网格距c
°
)，确定研究区域内要转换成的最终等经纬度单位网格的四个顶点。
47.纬度1和经度1对应的网格是第1个网格，如图3中w标识。如果在图中网格中进行由等公里单位的网格向等经纬度单位的网格转换，人们为了方便处理使用，第一个网格点左下角起始经纬度(也是代表该网格点的经纬度)一般是取整数，并且位置要处在原数据区域覆盖范围内，等经纬度单位网格的网格距c
°
也是很规整的，一般来说，都是0.25
°
或0.5
°
或0.75
°
或1
°
等，因此其网格点的其他三个顶点经纬度也一定规整，以此类推其他网格点的左下角起始经纬度(也是代表该网格点的经纬度)、剩余三个顶点经纬度也一定很规整，比如要转换成如图3所示4条虚线围成的abcd等经纬度单位网格。
48.由于网格距是c
°
，则可以给出该网格的4个顶点a、b、c、d的经纬度坐标，其中该网格点的左下角b点经纬度(也是代表该网格点的经纬度)(lat1，long1)坐标最容易定出，其经纬度(lat1，long1)是该网格点相隔第一个网格点左下角顶点(也是代表第一个网格点的经纬度)东西方向多少个网格，南北方向多少个网格而获知的，即左下角起始经度和纬度分别加相隔的几个网格距而得的，其次是a、c、d的位置，其坐标位置如果按(纬度，经度)格式显示，则分别是(lat1
°
c
°
，long1
°
)、(lat1
°
，long1
°
c
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
c
°
)。
49.其他网格的4个顶点坐标位置的求法依次类推。如图3所示，如果将等经纬度单位网格abcd作为起始的参考网格点，则紧邻该网格(图中abcd网格)的水平右边第一个4条虚线围成的网格4个顶点a1、b1、c1、d1的经纬度坐标也容易确定，其中左下角顶点b1、左上角顶点a1的位置最易定出，其坐标分别就是左边网格的c点坐标和d点坐标，坐标为(lat1
°
，long1
°
c
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
c
°
)，右下角顶点c1和右上角顶点d1的坐标位置则分别是(lat1
°
，long1
°
2c
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
2c
°
)，以此类推，水平右边第二个网格左下角顶点、左上角顶点、右下角顶点、右上角顶点4个顶点坐标为(lat1
°
，long1
°
2c
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
2c
°
)、(lat1
°
，long1
°
3c
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
3c
°
)。
50.如图3所示，对于紧邻a1b1c1d1网格的垂直上方第一个4条虚线围成的网格4个顶点a’、b’、c’、d’(如图3)的经纬度坐标也容易确定，其中左下角顶点b’、右下角顶点c’的位置最易定出，其坐标分别就是下方网格的a1点坐标和d1点坐标，坐标为(lat1
°
c
°
，long1
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
c
°
)，左上角顶点和右上角顶点a’、d’的坐标位置则分别是(lat1
°
2c
°
，long1
°
)、(lat1
°
c
°
，long1
°
c
°
)，以此类推，垂直上方第二个网格左下角顶点、左上角顶点、右下角顶点、右上角顶点4个顶点坐标为(lat1
°
2c
°
，long1
°
)、(lat1
°
3c
°
，long1
°
)、(lat1
°
2c
°
，long1
°
c
°
)、(lat1
°
3c
°
，long1
°
c
°
)。
51.其他网格的四个顶点的经纬度坐标确定以此类推，在此不再赘述。
52.由于中尺度数值模式输出的结果区域不是很大，因此在这不涉及到跨赤道、跨格林威治线等特殊情况。
53.步骤4，如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界超出研究区域内原等公里单位网格的区域边界，则该网格点不予转换和赋值，终止该对应等网格距网格的转换工作，进而进行研究区域内剩余网格点转换工作，重复进行步骤3。以后所获取的最终等经纬度单
位网格覆盖的所有区域中将不包含该终止转换的网格。
54.如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界不超出原等公里单位网格的区域边界，进行步骤5。
55.步骤5，根据确定后的要转换的等经纬度单位网格四个顶点，获取原等公里单位网格组成转换后等经纬度单位单个网格的分面积。
56.当确定好一个要转换的等经纬度单位网格四个顶点后，意味着这个网格就确定了，然后接下来最重要的是确定该转换后网格的电波环境参数，对于每个电波环境参数的求法，本发明方法是依据组成该网格的原先若干个等公里单位网格的面积大小，对原先若干个等公里单位网格的电波环境参数根据其对应组成面积加权计算而得。
57.所要转换的具体等经纬度单位的网格，其等经纬度单位网格的四个顶点确定后，根据四个顶点的经纬度可以确定该新网格是有多少个原等公里单位网格组成的，因为每个原等公里单位网格的四个顶点经纬度可由图2所示的数据文件中读取，根据经纬度的大小和范围，依据简单的几何关系和包含关系就可以确定新网格是由多少个原等公里单位网格组成的，具体个数跟原先网格的网格距、转换后的网格距有关，在此不再赘述。
58.例如对于图3所示的(lat1，long1)的等经纬度单位的新网格，顶点是a、b、c、d，其面积由原先若干个等公里单位网格的部分面积组成，原先若干个等公里单位网格的具体个数跟原先网格的网格距、转换后的网格距有关，根据经纬度的大小和范围，依据简单的几何关系和包含关系就可确定组成新网格的原先若干个等公里单位网格的数量。
59.为方便叙述，在这里假设确定的是9个原先等公里单位网格的部分面积组成作为示意图(如图3)，图中其原先网格分别是(北纬2，经度1)、(北纬3，经度2)、(北纬4，经度2)、(北纬2，经度3)、(北纬3，经度3)、(北纬4，经度3)、(北纬2，经度4)、(北纬3，经度4)、(北纬4，经度4)，在这里网格是按照(纬度，经度)格式标识的，其中的纬度、经度是对应网格的左下顶点。
60.原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积s
原分
计算式子如下：
61.s
原分
＝d
原纬分
×d原经分
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
62.其中，d
原纬分
为原等公里单位网格构成最终等经纬度单位单个网格的分面积的纬度距，d
原经分
为原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积的经度距。如果这9个原先等公里单位网格分面积的纬度距d
原纬分
，经度距d
原经分
用(d
原纬分
，d
原经分
)形式表示，从1到9分面积的纬度距d
原纬分
，经度距d
原经分
则为：
63.(纬度3-lat1，经度1-long1)、(纬度4-纬度3，经度3-long1)、(lat1
°
c
°‑
纬度4，经度3-long1)、(lat1
°
c
°‑
纬度4，经度4-经度3)、(纬度4-纬度3，经度4-经度3)、(纬度3-lat1，经度4-经度3)、(lat1
°
c
°‑
纬度4，long1 c
°‑
经度4)、(纬度4-纬度3，long1 c
°‑
经度4)、(纬度3-lat1，long1 c
°‑
经度4)。
64.根据(1)式可得：
65.s
原分1
＝(纬度3-lat1)
×
(经度1-long1)
66.s
原分2
＝(纬度4-纬度3)
×
(经度3-long1)
67.s
原分3
＝(lat1 c-纬度4)
×
(经度3-long1)
68.s
原分4
＝(lat1 c-纬度4)
×
(经度4-经度3)
69.s
原分5
＝(纬度4-纬度3)
×
(经度4-经度3)
70.s
原分6
＝(纬度3-lat1)
×
(经度4-经度3)
71.s
原分7
＝(lat1 c-纬度4)
×
(long1 c-经度4)
72.s
原分8
＝(纬度4-纬度3)
×
(long1 c-经度4)
73.s
原分9
＝(纬度3-lat1)
×
(long1 c-经度4)
74.步骤6，根据获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的分面积s
原分
，获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
。
75.基于(2)可求出组成等经纬度单位网格的原先等公里单位单个网格的面积占比s
占比
：
76.s
占比
＝(s
原分
/s
最终
)
×
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
77.其中s
原分
为原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积，s
最终
为最终的等经纬度单位单个网格的面积。
78.基于(3)式求出等经纬度单位单个网格的面积s
最终
：
79.s
最终
＝d
纬
×d经
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
80.其中，d
纬
为最终等经纬度单位单个网格的纬度距，d
经
为最终等经纬度单位单个网格的经度距。
81.那么根据(2)式可求出原先9个等公里单位网格组成最终等经纬度单位的单个网格的面积占比：
82.s
占比1
＝(s
原分1
/s
最终
)
×
100％
83.s
占比2
＝(s
原分2
/s
最终
)
×
100％
84.s
占比3
＝(s
原分3
/s
最终
)
×
100％
85.s
占比4
＝(s
原分4
/s
最终
)
×
100％
86.s
占比5
＝(s
原分5
/s
最终
)
×
100％
87.s
占比6
＝(s
原分6
/s
最终
)
×
100％
88.s
占比7
＝(s
原分7
/s
最终
)
×
100％
89.s
占比8
＝(s
原分8
/s
最终
)
×
100％
90.s
占比9
＝(s
原分9
/s
最终
)
×
100％
91.步骤7，根据获取的原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
，获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
。
92.从图2数据文件中可以根据需要，依据经纬度读取每个原等公里单位网格对应的对流层电波环境参数值。根据式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
：
93.w
占
＝w
原
×s占比
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
94.从数据文件中可以根据需要读取原等公里单位网格对应的对流层电波环境参数1到n，为方便叙述，在此处只读取某一个参数，1—9个原等公里单位网格对应的某参数值分别是w
原1
、w
原2
、w
原3
、w
原4
、w
原5
、w
原6
、w
原7
、w
原8
、w
原9
。
95.则9个原等公里单位网格的某个对流层电波环境参数占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比的分量分别为：
96.w
占1
＝w
原1
×s占比1
97.w
占2
＝w
原2
×s占比2
98.w
占3
＝w
原3
×s占比3
99.w
占4
＝w
原4
×s占比4
100.w
占5
＝w
原5
×s占比5
101.w
占6
＝w
原6
×s占比6
102.w
占7
＝w
原7
×s占比7
103.w
占8
＝w
原8
×s占比8
104.w
占9
＝w
原9
×s占比9
105.步骤8，根据获取的原等公里单位网格的某一个对流层电波环境参数值w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
，将这些分量相加即是所求得的最终换算成的以网格距经纬度单位设置的某一个等网格距对流层电波环境参数的网格值w
最终
。
106.由式(5)得某一个等网格距对流层电波环境参数的最终网格值w
最终
：
107.w
最终
＝w
占1
w
占2
w
占3
w
占4
w
占5
w
占6
w
占7
w
占8
w
占9
ꢀꢀꢀ
(5)
108.如果要获取该最终等网格距网格的其他对流层电波环境参数，可重复步骤7—8，根据需要获取对流层电波环境参数1到n不等。重复步骤3—8，可以获取研究区域内所有最终等网格距网格的对流层电波环境参数1到n不等。
109.实施例1，该实施例是确定图中4条虚线围成的最终等经纬度单位的新网格4个顶点a、b、c、d(如图4)，并求取该新网格点的气温和大气边界层高度两个电波环境参数。
110.步骤1，在数值模式中由用户事先设定水平网格距d km，通常是固定值如图1，在这里d要小于60km，取值30km。因为大气水平不均匀的原因，数值太大，转换后的数据容易引起较大的误差；
111.步骤2，由用户获取中尺度大气数值模式输出的30km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距的等公里单位网格数据，该网格数据文件中要包含每一网格数据对应的不等间距的经纬度信息以及要研究的对流层电波环境参数信息，数据次序排列如图5，数据表中1—9列数据分别是网格对应的纬度、经度、海拔高度、网格每一经度编号、网格每一经度下的南北方向网格列序号、气压值、气温值，水汽混合比值、大气边界层高度值，此数据表中每一网格不算高度信息，有4个电波环境参数，分别是气压值p、气温值tc，水汽混合比值qv、大气边界层高度值pblh。第一行中的前两列11.04795、102.9431表示数值模式输出结果的起始第一个网格(第1行，第1列)对应的经纬度，依次类推，第二行前两列11.322、102.9431表示第二个南北向的网格，等等。值得一提的是，网格数据文件中可以包含许多电波环境参数，不限参数个数以及数据格式，只要能获取对应网格点的经纬度和电波环境参数即可。
112.步骤3，根据对流层电波环境数值模式结果的具体等公里单位网格距(网格距30km)，以及所要转换到的具体等经纬度单位的网格距(网格距0.5
°
)，确定某一个要转换成的最终等经纬度单位网格的四个顶点。
113.在图4所示网格图中，纬度1到纬度7分别为11.04795
°
、11.322
°
、11.59579
°
、11.86932
°
、12.14256
°
、12.41553
°
、12.68821
°
，经度1到经度7分别为102.9431
°
、103.2225
°
、103.5018
°
、103.7812
°
、104.0606
°
。纬度1和经度1对应的网格是第1个网格，如图中w标识。如果在图中网格中进行等公里单位的网格向等经纬度单位的网格转换，比如要转换成经纬度(11.5
°
，103
°
)的网格，网格距是0.5
°
，则需要求出该网格的4个顶点a、b、c、d，
其中顶点b的位置最容易定出，其坐标就是代表网格坐标的北纬11.5
°
、东经103
°
，其次是a、c、d的位置，其坐标位置分别是北纬11.5
°
0.5
°
、东经103
°
，北纬11.5
°
、东经103
°
0.5
°
，北纬11.5
°
0.5
°
、东经103
°
0.5
°
，其他网格的4个顶点坐标位置的求法依次类推。由于中尺度数值模式输出的结果区域不是很大，因此在这不涉及到跨赤道、跨格林威治线等特殊情况。
114.步骤4，如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界超出原等公里单位网格的区域边界，则该网格点不予转换和赋值，终止该对应等网格距网格的转换工作，进而进行剩余网格点转换工作，重复进行步骤3。以后所获取的最终等经纬度单位网格覆盖的所有区域中将不包含该终止转换的网格。
115.如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界不超出原等公里单位网格的区域边界，进行步骤5。
116.步骤5，根据确定后的要转换的最终等经纬度单位网格四个顶点，获取原等公里单位网格组成转换后最终等经纬度单位单个网格的分面积。
117.当确定好一个要转换的最终等经纬度单位网格四个顶点后，意味着这个网格就确定了，然后接下来最重要的是确定该转换后网格的四个电波环境参数，对于每个电波环境参数的求法，本实施例是依据组成该网格的原先若干个等公里单位网格的面积大小，对原先若干个等公里单位网格的电波环境参数根据其对应组成面积加权计算而得。例如对于图4所示的(11.5
°
，103
°
)的新网格，顶点是a、b、c、d，这些顶点坐标已从上面步骤获取，新网格面积由原先若干个等公里单位网格的部分面积组成，众所周知，根据经纬度的大小和范围就可以确定新网格是有多少个原等公里单位网格组成的，在这里一共是6个原先等公里单位网格的部分面积组成，其原先网格从1到6分别是(11.322
°
，102.9431
°
)、(11.59579
°
，102.9431
°
)、(11.86932
°
，102.9431
°
)、(11.86932
°
，103.2225
°
)、(11.59579
°
，103.2225
°
)、(11.322
°
，103.2225
°
)，在这里网格是按照(纬度，经度)格式标识的，其中的纬度、经度是对应网格的左下顶点。
118.根据式(1)可以获取原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积s
原分
。此实施例中，6个原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积的纬度距d
原纬分
和经度距d
原经分
相邻的最近两个纬度和经度值相减而得，如果这6个原先等公里单位网格分面积的纬度距d
原纬分
，经度距d
原经分
用(d
原纬分
，d
原经分
)形式表示，从1到6分面积的纬度距d
原纬分
，经度距d
原经分
则为：(11.59579
°‑
11.5
°
，103.2225
°‑
103
°
)、(11.86932
°‑
11.59579
°
，103.2225
°‑
103
°
)、(12.0
°‑
11.86932
°
，103.2225
°‑
103
°
)、(12.0
°‑
11.86932
°
，103.5
°‑
103.2225
°
)、(11.86932
°‑
11.59579
°
，103.5
°‑
103.2225
°
)、(11.59579
°‑
11.5
°
，103.5
°‑
103.2225
°
)。
119.根据(1)式可得：
120.s
原分1
＝(11.59579-11.5)
×
(103.2225-103)＝0.0213
121.s
原分2
＝(11.86932-11.59579)
×
(103.2225-103)＝0.0609
122.依次类推，
123.s
原分3
＝0.0291
124.s
原分4
＝0.0363
125.s
原分5
＝0.0760
126.s
原分6
＝0.0266
127.步骤6，根据获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的分面积s
原分
，获取原等公里单位网格组成最终等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
。
128.基于式(3)求出最终等经纬度单位单个网格的面积s
最终
：
129.s
最终
＝d
纬
×d经
＝0.5
×
0.5＝0.25
130.其中，d
纬
为最终等经纬度单位单个网格的纬度距，在这里为0.5
°
，d
经
为最终等经纬度单位单个网格的经度距，在这里也为0.5
°
。
131.然后根据式(2)求出原先6个等公里单位网格组成最终等经纬度单位的单个网格的面积占比：
132.s
占比1
＝(s
原分1
/s
最终
)
×
100％＝8.52％
133.s
占比2
＝(s
原分2
/s
最终
)
×
100％＝24.36％
134.s
占比3
＝(s
原分3
/s
最终
)
×
100％＝11.64％
135.s
占比4
＝(s
原分4
/s
最终
)
×
100％＝14.52％
136.s
占比5
＝(s
原分5
/s
最终
)
×
100％＝30.4％
137.s
占比6
＝(s
原分6
/s
最终
)
×
100％＝10.64％
138.在此处s
原分1
、s
原分2
、s
原分3
、s
原分4
、s
原分5
、s
原分6
、s
原分7
、s
原分8
、s
原分9
为从1到6原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积。
139.步骤7，根据获取的原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
，根据式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
。
140.从图5数据文件中可以根据需要读取原等公里单位网格对应的对流层电波环境参数1到4，在此处分别读取气温值tc参数，1—6个原等公里单位网格对应的气温值分别是28.8、28.2、26.5、28.9、29.1、29.3。
141.根据式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
，在这里是气温值tc的分量w
占
：
142.w
占1
＝w
原1
×s占比1
＝28.8
×
8.52％＝2.45
°
143.w
占2
＝w
原2
×s占比2
＝28.2
×
24.36％＝6.87
°
144.w
占3
＝w
原3
×s占比3
＝26.5
×
11.64％＝3.08
°
145.w
占4
＝w
原4
×s占比4
＝28.9
×
14.52％＝4.20
°
146.w
占5
＝w
原5
×s占比5
＝29.1
×
30.4％＝8.85
°
147.w
占6
＝w
原6
×s占比6
＝29.3
×
10.64％＝3.12
°
148.步骤8，根据获取的原等公里单位网格的对流层电波环境参数气温值w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
，将这些分量相加即是所求得的最终换算成的以等网格距经纬度单位设置的该最终等经纬度单位网格的对流层电波环境参数气温tc的网格值w
最终
。
149.由式(5)得该最终等经纬度单位网格距的对流层电波环境参数的最终网格值w
最终
：
150.w
最终
＝w
占1
w
占2
w
占3
w
占4
w
占5
w
占6
＝28.6
°
151.如果要获取该最终等网格距网格的其他对流层电波环境参数，可重复步骤7—8，根据需要获取对流层电波环境参数1到n不等。
152.重复步骤7，从图5数据文件中可以根据需要读取原等公里单位网格对应的对流层
电波环境参数1到4的任意参数，在此处读取大气边界层高度值pblh参数，1—6个原等公里单位网格对应的大气边界层高度值分别是98.9、148.6、456.6、431.2、165.2、99.8。
153.根据式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
。
154.大气边界层高度值pblh的分量w
占
：
155.w
占1
＝w
原1
×s占比1
＝98.9
×
8.52％＝8.43
156.w
占2
＝w
原2
×s占比2
＝148.6
×
24.36％＝36.20
157.w
占3
＝w
原3
×s占比3
＝456.6
×
11.64％＝53.15
158.w
占4
＝w
原4
×s占比4
＝431.2
×
14.52％＝62.61
159.w
占5
＝w
原5
×s占比5
＝165.2
×
30.4％＝50.22
160.w
占6
＝w
原6
×s占比6
＝99.8
×
10.64％＝10.62
161.重复步骤8，根据式(5)获取换算后的新网格大气边界层高度值pblh的网格值w
最终
：
162.w
最终
＝w
占1
w
占2
w
占3
w
占4
w
占5
w
占6
＝221.2(m)
163.即可根据需要获取该最终等网格距网格的对流层电波环境参数1到n不等。
164.重复步骤3—8，可以获取研究区域内所有最终等网格距网格的对流层电波环境参数1到n不等。
165.在实施例1中，将不等距的经纬度单位网格数据转换成一个最终等距经纬度单位网格数据，并求取了该新网格点的气温和大气边界层高度两个电波环境参数所对应的新网格值，说明该发明方法可用、实用，转换后的最终等距经纬度单位网格数据方便大区域特别是全球范围研究对流层电波环境特性的实际应用。
166.实施例2，该实施例是确定图中紧邻abcd网格的水平右边第一个4条虚线围成等经纬度单位的新网格4个顶点a1、b1、c1、d1(如图4)，并求取该新网格点的气温电波环境参数。
167.步骤1，在数值模式中由用户事先设定水平网格距d km，通常是固定值如图1，在这里d要小于60km，取值30km。因为大气水平不均匀的原因，数值太大，转换后的数据容易引起较大的误差；
168.步骤2，由用户获取中尺度大气数值模式输出的30km(模式中用户事先设定的固定值)为等间距的等公里单位网格数据，该网格数据文件中包含研究区域内每一网格数据对应的不等间距的经纬度信息以及要研究的对流层电波环境参数信息，数据次序排列如图5，数据表中1—9列数据分别是网格对应的纬度、经度、海拔高度、网格每一经度编号、网格每一经度下的南北方向网格列序号、气压值、气温值，水汽混合比值、大气边界层高度值，此数据表中每一网格不算高度信息，有4个电波环境参数，分别是气压值p、气温值tc，水汽混合比值qv、大气边界层高度值pblh。第一行中的前两列11.04795、102.9431表示数值模式输出结果的起始第一个网格(第1行，第1列)对应的经纬度，依次类推，第二行前两列11.322、102.9431表示第二个南北向的网格，等等。值得一提的是，网格数据文件中每一网格可以包含许多电波环境参数，不限参数个数以及数据格式，只要能获取对应网格点的经纬度和电波环境参数即可。
169.步骤3，根据对流层电波环境数值模式结果的具体等公里单位网格距(本例网格距30km)，以及所要转换到的具体等经纬度单位的网格距(本例网格距0.5
°
)，确定某一个要转换成的最终等经纬度单位网格的四个顶点。
170.在图4所示网格图中，纬度1到纬度7分别为11.04795
°
、11.322
°
、11.59579
°
、11.86932
°
、12.14256
°
、12.41553
°
、12.68821
°
，经度1到经度7分别为102.9431
°
、103.2225
°
、103.5018
°
、103.7812
°
、104.0606
°
。纬度1和经度1对应的网格是第1个网格，如图中w标识。如果在图中网格中进行等公里单位的网格向等经纬度单位的网格转换，比如要转换成经纬度(11.5
°
，103.5
°
)的网格，网格距是0.5
°
，则需要求出该网格的4个顶点a1、b1、c1、d1，其中顶点b1的位置最容易定出，其坐标就是代表网格坐标的北纬11.5
°
、东经103.5
°
，其次是a1、c1、d1的位置，其坐标位置分别是北纬11.5
°
0.5
°
、东经103.5
°
，北纬11.5
°
、东经103.5
°
0.5
°
，北纬11.5
°
0.5
°
、东经103.5
°
0.5
°
，其他网格的4个顶点坐标位置的求法依次类推。由于中尺度数值模式输出的结果区域不是很大，因此在这不涉及到跨赤道、跨格林威治线等特殊情况。
171.步骤4，如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界超出原等公里单位网格的区域边界，则该网格点不予转换和赋值，终止该对应等网格距网格的转换工作，进而进行剩余网格点转换工作，重复进行步骤3。以后所获取的最终等经纬度单位网格覆盖的所有区域中将不包含该终止转换的网格。
172.如果要转换的最终等经纬度单位单个网格边界不超出原等公里单位网格的区域边界，进行步骤5。
173.步骤5，根据确定后的要转换的最终等经纬度单位网格四个顶点，获取原等公里单位网格组成转换后最终等经纬度单位单个网格的分面积。
174.当确定好一个要转换的最终等经纬度单位网格四个顶点后，意味着这个网格就确定了，然后接下来最重要的是确定该转换后网格的电波环境参数，对于每个电波环境参数的求法，该实施例是依据组成该网格的原先若干个等公里单位网格的面积大小，对原先若干个等公里单位网格的电波环境参数根据其对应组成面积加权计算而得。例如对于图4所示的(11.5
°
，103.5
°
)的网格，顶点是a1、b1、c1、d1，其面积由原先若干个等公里单位网格的部分面积组成，原先若干个等公里单位网格的具体个数跟原先网格的网格距、转换后的网格距有关，根据经纬度的大小和范围，依据简单的几何关系就可以确定新网格是有多少个原等公里单位网格组成的。在这里一共是9个原先等公里单位网格的部分面积组成，其原先网格从1到9分别是(11.322
°
，103.2225
°
)、(11.59579
°
，103.2225
°
)、(11.86932
°
，103.2225
°
)、(11.86932
°
，103.5018
°
)、(11.59579
°
，103.5018
°
)、(11.322
°
，103.5018
°
)、(11.86932
°
，103.7812
°
)、(11.59579
°
，103.7812
°
)、(11.322
°
，103.7812
°
)，在这里网格是按照(纬度，经度)格式标识的，其中的纬度、经度是对应网格的左下顶点。
175.根据式(1)可以获取原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积s
原分
。此例中，9个原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积的纬度距d
原纬分
和经度距d
原经分
相邻的最近两个纬度和经度值相减而得，如果这9个原先等公里单位网格分面积的纬度距d
原纬分
，经度距d
原经分
用(d
原纬分
，d
原经分
)形式表示，从1到9分面积的纬度距d
原纬分
，经度距d
原经分
则为：
176.(11.59579
°
—11.5
°
，103.5018
°
—103.5
°
)、(11.86932
°
—11.59579
°
，103.5018
°
—103.5
°
)、(12.0
°
—11.86932
°
，103.5018
°
—103.5
°
)、(12.0
°
—11.86932
°
，103.7812
°
—103.5018
°
)、(11.86932
°
—11.59579
°
，103.7812
°
—103.5018
°
)、(11.59579
°
—11.5
°
，103.7812
°
—103.5018
°
)、(12.0
°
—11.86932
°
，104
°
—103.7812
°
)、
(11.86932
°
—11.59579
°
，104
°
—103.7812
°
)、(11.59579
°
—11.5
°
，104
°
—103.7812
°
)。
177.根据式(1)可得：
178.s
原分1
＝(11.59579-11.5)
×
(103.5018-103.5)＝1.72422
×
10-4
179.s
原分2
＝(11.86932-11.59579)
×
(103.5018-103.5)＝4.9235
×
10-4
180.依次类推，
181.s
原分3
＝2.3522
×
10-4
182.s
原分4
＝0.0365
183.s
原分5
＝0.0764
184.s
原分6
＝0.0268
185.s
原分7
＝0.0286
186.s
原分8
＝0.0598
187.s
原分9
＝0.0210
188.步骤6，根据获取原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的分面积s
原分
，获取原等公里单位网格组成最终等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
。
189.基于式(3)求出最终等经纬度单位单个网格的面积s
最终
：
190.s
最终
＝d
纬
×d经
＝0.5
×
0.5＝0.25
191.其中，d
纬
为最终等经纬度单位单个网格的纬度距，在这里为0.5
°
，d
经
为最终等经纬度单位单个网格的经度距，在这里也为0.5
°
。
192.那么根据式(2)可求出原先9个等公里单位网格组成最终等经纬度单位的单个网格的面积占比：
193.s
占比1
＝(s
原分1
/s
最终
)
×
100％＝0.0687％
194.s
占比2
＝(s
原分2
/s
最终
)
×
100％＝0.1970％
195.s
占比3
＝(s
原分3
/s
最终
)
×
100％＝0.0941％
196.s
占比4
＝(s
原分4
/s
最终
)
×
100％＝14.6％
197.s
占比5
＝(s
原分5
/s
最终
)
×
100％＝30.56％
198.s
占比6
＝(s
原分6
/s
最终
)
×
100％＝10.72％
199.s
占比7
＝(s
原分7
/s
最终
)
×
100％＝11.44％
200.s
占比8
＝(s
原分8
/s
最终
)
×
100％＝23.92％
201.s
占比9
＝(s
原分9
/s
最终
)
×
100％＝8.4％
202.在此处s
原分1
、s
原分2
、s
原分3
、s
原分4
、s
原分5
、s
原分6
、s
原分7
、s
原分8
、s
原分9
为从1到9原等公里单位网格占最终等经纬度单位单个网格的分面积。
203.步骤7，根据获取的原等公里单位网格组成等经纬度单位的单个网格的面积占比s
占比
，根据式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
。
204.从数据文件中可以根据需要读取原等公里单位网格对应的对流层电波环境参数1到4，在此处读取一个参数气温值tc，1—9个原等公里单位网格对应的气温值分别是29.3、29.1、28.9、29.0、29.2、29.4、28.7、29.2、29.5，根据式(4)获取原等公里单位网格的对流层电波环境参数w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
：
205.w
占1
＝w
原1
×s占比1
＝29.3
×
0.0687％＝0.020
°
206.w
占2
＝w
原2
×s占比2
＝29.1
×
0.1970％＝0.057
°
207.w
占3
＝w
原3
×s占比3
＝28.9
×
0.0941％＝0.027
°
208.w
占4
＝w
原4
×s占比4
＝29.0
×
14.6％＝4.234
°
209.w
占5
＝w
原5
×s占比5
＝29.2
×
30.56％＝8.924
°
210.w
占6
＝w
原6
×s占比6
＝29.4
×
10.72％＝3.152
°
211.w
占7
＝w
原7
×s占比7
＝28.7
×
11.44％＝3.283
°
212.w
占8
＝w
原8
×s占比8
＝29.2
×
23.92％＝6.985
°
213.w
占9
＝w
原9
×s占比9
＝29.5
×
8.4％＝2.478
°
214.步骤8，根据获取的原等公里单位网格的对流层电波环境参数气温值w
原
占所组成的最终等经纬度单位的单个网格占比s
占比
的分量w
占
，将这些分量相加即是所求得的最终换算成的以等网格距经纬度单位设置的该最终等经纬度单位网格的对流层电波环境参数气温网格值w
最终
。
215.由式(5)得该最终等经纬度单位网格距的对流层电波环境参数的网格值w
最终
：
216.w
最终
＝w
占1
w
占2
w
占3
w
占4
w
占5
w
占6
w
占7
w
占8
w
占9
＝29.2
°
217.如果要获取该最终等经纬度单位网格的其他对流层电波环境参数，可重复步骤7—8，根据需要获取对流层电波环境参数1到n不等。重复步骤3—8，可以获取所有研究区域内等经纬度单位网格的对流层电波环境参数1到n不等。
218.实施例2将不等距的经纬度单位网格数据转换成一个等距经纬度单位的新网格数据(该转换的等距经纬度单位的新网格位于实施例1中转换的等距经纬度单位新网格的水平右侧)，并求取了该新网格点的电波环境参数气温所对应的新网格值，说明该发明方法可用、实用，转换后的等距经纬度单位网格数据方便大区域特别是全球范围研究对流层电波环境特性的实际应用。