本发明属于水文监测，涉及一种利用gnss反演陆地水储量和监测水文干旱的计算方法。
背景技术：
1、陆地水储量通常包括地表水(湖泊、河流和水库)、土壤水、地下水、冰川、积雪和冠层水。它是区域降水、径流、蒸散发、地下水和人类开发利用等相关活动的综合反映，目前已成为全球水循环观测的重要参数。准确测量陆地水变化的迁移和再分布对评估自然环境变化和水资源管理计划具有重要影响。陆地水在人类的日常生活、农业灌溉、工业生产等领域都扮演着至关重要的角色。另外，陆地水储量的异常变化与波动也会导致干旱、洪涝等自然灾害的发生。因此，准确测定区域陆地水时空变化，对于揭示陆地水循环、研究全球和区域气候变化以及灾害预测都具有十分重要的现实和科学意义。目前，传统的水文变化监测手段有水文站监测河流，水井的水位变化，土壤湿度传感器、探地雷达、遥感卫星与卫星测高以及气象站对降雨量的监测等。但这些方法耗时耗力，且并不能完整的探测到所有成分的陆地水储量变化，又由于缺乏全面完善的全球监测网络，很难以高灵敏度的空间分辨率监测全球水储量变化。而随着科学技术的发展，利用大地测量技术研究陆地水储量变化的方法也逐渐被越来越多的学者所采用。
2、在目前常用的水文观测和模拟手段中，水文模型虽能模拟全球水文变化，但并不能对所有水文成分进行建模，而且通常低估了大储水量趋势以及人为影响。重力恢复和气候实验grace(gravity recovery and climate experiment,grace)卫星通过观测全球尺度的地球重力场而被广泛应用于全球大尺度陆地水储量变化的研究中，在过去的几年中，grace数据就被用于陆地水储量变化以及地下水、干旱等方面的研究，另外，对陆地水、湖泊水以及冰川质量的变化的研究也说明grace在陆地水储量的研究中越来越重要。但是其仍然存在着时空分辨率较低、对小尺度区域的水文过程和质量再分布灵敏度不够等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种利用gnss反演陆地水储量和监测水文干旱的计算方法，本发明旨在解决现有陆地水储量变化反演时空分辨率低，gnss站点稀疏地区不适用的问题。
2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种利用gnss反演陆地水储量和监测水文干旱的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、s1、对gnss垂向位移时间序列数据进行处理，扣除非潮汐大气和海洋负荷形变、热膨胀形变和冰后回弹对数据的影响。
4、s2、通过最小二乘法去除时间序列中的线型项和阶跃项，并通过插值对数据进行补全。
5、s3、计算区域slepian基函数。
6、s4、选取解算的slepian基函数中能量集中度高的基函数反演陆地水储量变化。
7、s5、利用grace、gldas、降水等数据对比分析反演结果的空间分布和时间变化特征，验证gnss反演结果的可靠性。
8、s6、利用陆地水储量变化生成gnss-dsi干旱指数，分析水文干旱特征。
9、由于地球表面和近地表的质量再分配，地球的形状会随着时间的推移而改变，随着全球导航卫星系统的发展，gnss能以毫米精度和高空间分辨率测量地表质量变化的弹性响应。该技术在近几年的研究中也被广泛用于估计陆地水储量变化以及极端降水和干旱等自然灾害的监测之中。局部负荷受小尺度降水和储水量变化控制，而gnss能够测量几十公里尺度上的局部水文负荷变化，这就为高分辨率的陆地水储量测量提供了方法。另外，传统的干旱监测方法都依赖于单一的变量，很大程度上受区域和数据质量的影响。gnss观测的陆地水储量变化包含了所有的水成分，可以直接用于识别干旱严重程度，这在水文监测方面具有巨大潜力，促进了与水文气象极端事件相关的灾害预警系统的发展。
10、在站点稀疏的区域，相比于gnss反演陆地水储量变化常用的格林函数法，slepian基函数方法更加适用。slepian基是球面谐波的空间光谱局域化线性组合，用于研究球面上的特定区域，因为球谐函数在单位球面上是正交的，但当仅仅考虑球面的部分区域时，它们的正交性就丧失了。如果在感兴趣的区域上没有函数基的正交性，估计一个区域信号就会变得相当复杂。球面slepian函数通过构造，在全球和单个区域上都是正交的，所以slepian基函数作为球面谐波的替代方案用于处理有限区域内的地球物理信号更准确也更方便。
11、与现有技术相比，本方案具有如下技术优势：
12、1、基于slepian基函数反演的陆地水储量变化空间分布和时间变化特征与grace、gldas等数据相似，与grace数据的相关系数为0.55，与gldas数据的相关系数为0.35，与降水的相关系数为0.61。
13、2、利用gnss反演的陆地水储量变化生成的gnss-dsi干旱指数与grace-dsi的相关系数为0.63，与scpdsi的相关系数为0.43。
14、3、表明本专利提出的方法能够有效反演陆地水储量变化和检测水文干旱。
1.一种利用gnss反演陆地水储量和监测水文干旱的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
