联合多种卫星测高数据分析全球和中国海海平面变化

利用了 7年的T/P数据 (第 9周期至第 2 49周期 )、4年的ERS2数据 (第 0周期至第 44周期 )和Geosat精密重复任务 (ERM)数据 ,由共线法研究了全球海平面变化和中国海域海平面变化。测高数据的逆气压改正采用了每个周期的平均大气压重新计算 ,对T/P和ERS2两种数据源计算的 1995～ 1999年海平面变化作了相应的比较     

联合多种卫星测高数据分析全球和中国海海平面变化

利用了７年的Ｔ／Ｐ数据（第９周期至第２４９周期）、４年的ＥＲＳ２数据（第０周期至第４４周期）和Ｇｅｏｓａｔ精刻度重复任务（ＥＲＭ）数据,由共线法研究了全球海平面变化和中国海域海平面变化。测高数据的逆气压改正采用了每个周期的平均大气压重新计算,对Ｔ／Ｐ和ＥＲＳ２两种数据源计算的１９９５～１９９９年海平面变化作了相应的比较。     

垂线偏差-大地水准面与逆范宁-梅尼兹公式的应用——联合多种卫星测高数据求解全球海平面与海洋重力异常

卫星测高开辟了地球科学研究的新纪元。平均海面高(MSSH)和海洋重力异常是卫星测高在大地测量和地球物理应用领域的重要成果。平均海面高对于建立全球潮汐模型、海平面变化研究以及海洋测深等方面有重要意义。关于海洋重力异常的应用,Sandweel与Smith(1997)已进行了说明。根据卫星测高数据计算垂线偏差(DOV)是恢复重力异常的一个新途径。对利用改进的卫星测高数据进一步提高全球平均海面高和重力异     

利用多代卫星测高资料监测1993～2011年全球海平面变化

联合多代测高卫星T/P、Jason-1/2海面高数据和验潮站数据,确定了各卫星高度计的长期低频漂移,建立了统一的卫星测高海面高观测值,研究了1993～2011年间全球平均海平面的变化。结果表明,近18a全球平均海平面以3.12±0.4mm·a-1的速率上升,其中,海平面年际信号与ENSO事件表现出较强的相关性。     

逆气压改正对卫星测高数据反演潮汐参数的影响

定量分析了逆气压改正对各主分潮潮汐参数反演的影响。结果表明,逆气压改正对Sa的反演结果影响最大,在Sa的实际振幅中,气压变化的平均贡献比率为42%,气压变化使Sa的迟角减小了约27°,而对其他主分潮的影响可忽略不计。建议在应用卫星测高数据时,不加逆气压改正,但在数据处理时,需加Sa分潮的改正。     

联合多代卫星测高数据构建中国近海及邻域海平面异常序列

首先给出海面高的计算方法,并引入基于高斯滤波的粗差探测方法,有效地剔除了各弧段测高数据存在的粗差。通过对3颗卫星同步运行段测高数据的分析,得到3组数据在中国近海及邻域的平均偏差分别为:Jason-1相对T/P需改正-8.77 cm;Jason-2相对Jason-1需改正-7.33 cm,两者均小于其在全球海域的改正值。以T/P测高数据所得平均海平面为基础,利用改正后的Jason-1、Jason-2数据,得到该海域18年海平面异常时间序列,海平面平均上升速率约为4.9 mm/a。分别对中国近海各海域海平面异常时间序列进行分析,得到渤海、黄海、东海及南海的海平面平均上升速率分别为:2.5 mm/a、3.2 mm/a、3.6 mm/a和6.2 mm/a。将所得每周期离散正常点的观测数据格网化,然后逐格网计算海平面异常时间序列,得到研究海域18年来海平面异常平均上升速率的分布情况。结果表明,研究海域海平面上升速率高于全球平均水平。     

我国近海1992-2006年海平面变化的小波分析

用14年多的多颗测高卫星同化海面异常数据,分析我国近海海平面信号变化特征,结果显示年周期信号在我国海域海平面变化中占有主导地位。其次,半年周期信号在南海也有较强显示,而黄海和东海则表示为高频信号,半年起伏及高频信号的周期和振幅均不稳定。首次在南海和东海海域发现存在一周期为准540 d的信号,其物理机制尚不明确。用标准Morlet小波变换方法对上述周期信号进行了提取。验潮站数据也证实了该信号的存在。海面异常分析结果显示在1993~2007年期间,我国海平面平均升高速率:黄海为(4.01±0.49)mm/a,东海为(4.61±0.35)mm/a,南海为(3.68±0.41)mm/a。海平面上升趋势地理分布结果显示海平面变化具有很大的空间差异性。     

中国近海海面地形机制研究

本文采用几何水准、海洋水准和卫星测高的综合法求得了较准确的中国近海海面地形，详细分析了中国近海海面地形的机制。经比较，海洋水文法（不考虑气压改正，认为海水温度、盐度是影响海面地形的主要因素）在黄渤海及东海海区的计算结果与综合法很接近，但在华南沿海约有２１ｃｍ的系统性差。经进一步研究发现，这是由于华南沿海（厦门至八所）气压影响造成的，气压的均衡效应、气压的非均衡效应、气压扰动和海平面波动的共振使海平面显著升高。此外还发现，太平洋北赤道流对东山至遮浪海区的海平面高度的机制也有影响。最后研究了海平面高度与纬度的关系，得出了一些有价值的结论。     

中国近海TOPEX／POSEIDON卫星测高数据处理的初步结果

本文分析处理了ＴＯＰＥＸ／ＰＯＳＥＩＤＯＮ卫星１～８２周期的测高数据。重新计算了逆气压改正数；利用共线法计算的ＴＯＰＥＸ和ＰＯＳＥＩＤＯＮ之间相对偏差估值为１９．９±１ｃｍ；将编辑后的海面高与Ｂａｓｉｃ和ＲａＰＰ计算的平均海面高进行比较，发现二者之间存在明显的系统偏差。     

卫星测高沿轨海面高的精细结构及其应用技术初探

首先介绍了频域和多尺度域中的两种沿轨测高海面高精细结构，进而提出了利用沿轨测高海面高精细结构计算平均海面高与海平面距平的新方法，最后进一步讨论了沿轨平均海面高和海平面距平的频谱和多尺度分解，以及它们随时间的变化特性。     

由ERS-2和TOPEX卫星测高数据推算的海面高异常的主成分分析

利用1995~2003年间的TOPEX/POSEIDON和ERS-2卫星测高数据,尽量采用相同的改正模型对TOPEX和ERS-2卫星测高数据分别进行改正,然后由共线分析法分别推算了全球1°×1°的35 d的海面高异常时间序列,并采用主成分分析法分别对这两个海面高异常时间序列进行了分析。     

海洋卫星测高及其反演全球海洋重力场和海底地形模型研究进展

海洋卫星测高在全球和区域大地水准面建模、全球海洋重力场反演、海底地形探测、海平面变化监测、构造板块运动研究等大地测量领域至关重要。本文概述了海洋微波测高卫星的简要发展历程,重点梳理了卫星测高在全球海洋重力场和全球海底地形建模方面取得的丰硕成果,对比分析了主流的海洋重力场和海底地形模型;介绍了合成孔径雷达高度计、Ka频段雷达高度计、合成孔径雷达干涉仪3种先进微波测高技术,并分析了其各自的优缺点,表明它们将在未来若干年呈并驱发展趋势;较为系统地阐述了海洋卫星测高的另一新型技术,即GNSS反射信号测量技术的研究动态,给出了GNSS-R(GNSS reflectometry)类(试验)卫星的发展脉络和发展前景。卫星测高的发展趋势之一是多颗测高卫星的组网观测,本文概括了曾经提出的和拟议中的若干组网测高计划,扼要介绍了由我国提出并正在实施的双星跟飞测高模式;最后指出了卫星测高发展的几个主要关注点,包括双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)任务的2维海面高(差)测量、卫星测高反演海底地形与高级地形激光高度计观测数据及遥感卫星图像的结合、星载GNSS-R厘米级海面高的载波相位测量、人工智能技术在卫星测高中的潜在应用等。     

基于T/P卫星测高数据的海平面变化研究

本文以T/P系列卫星测高数据为研究基础,对各月份数据进行共线处理,对各交叉点进行平差,从而得到海面高,然后对海面高程异常值进行计算,通过对T/P卫星同时在轨阶段测高数据进行综合分析分析,得到中国近海及邻域的平均偏差数据,分别是T/P与Jason-1的差值为-11.76 cm,Jason-1与Jason-2的差值为9.60 cm,Jason-2与Jason-3的差值为2.42 cm,并进行海面高异常改正,建立了研究海域25年的海面高异常序列.对得到海面高异常序列进行分析,得到黄海、东海的海平面上升速率分别为2.68、2.88 mm/a.     

双星跟飞测高卫星在轨初步验证

卫星测高反演重力场的常规做法是利用海面高差求解垂线偏差,进一步计算海洋重力异常和海洋大地水准面高等信息。显然,提高海面高差的测量精度可以直接提升海洋重力场的反演精度。本文给出了双星跟飞卫星测高原理,通过轨道设计使双星星下点跨轨间距(即分辨率)在1′左右,双星同时测量沿其轨道的海面高差及跨轨的星间海面高差,此时轨道径向误差表现为星间或单星历元间的相对轨道径向误差,而与大气传播和地球物理效应等有关的改正项,对于地面轨间距只有1′的双星近似相等,其在海面高差中几无体现,因此海面高差的精度相比于传统的单星测量将有显著提高。利用测高A/B双星的实际观测数据,初步验证了相对轨道径向误差和海面高差中的8项改正的差值误差。结果表明,对于定标阶段约25 km的星下点间距,干对流层、湿对流层、电离层、固体潮、极潮和逆大气压等改正项的差值误差均在5 mm量级;海潮改正差值、海况偏差差值中分别有约1 cm和2 cm的残留误差;对于业务轨道约2 km的星下点间距,相对轨道径向误差约为3 mm,除了海况偏差差值有约0.52 cm的残留误差,其他改正项的差值误差均小于0.05 cm,可完全忽略不计。     

潮汐模型对利用卫星测高数据研究海平面变化的影响

利用T/P测高数据反演了中国近海及西北太平洋海域的潮汐参数,构造了CSR3.0、FES95.2和T/P反演的海潮模型改正下的海面高时间序列,通过海面高变化曲线及功率谱的比较确定了利用测高数据发现的海平面季节内变化主要是潮汐模型误差的贡献.     

中国近海海面地形机制研究

本文采用几何水准、海洋水准和卫星测高的综合法求得了较准确的中国近海海面地形，详细分析了中国近海海面地形的机制。经比较，海洋水文法在黄渤海及东海海区的计算结果与综合法很拉近，但在华南沿海约有２１ｃｍ的系统性差。经进一步研究发现，这是由于华南沿海气压影响造成的，气压的均衡效应、气压的非均衡效应、气压扰动和海平面波动的共振使海平面显著升高。     

空间大地测量的最新进展(三)

4 卫星雷达测高的最新进展4.1 从GEOS-3到SEASAT-1卫星雷达测高是从卫星上安置的雷达测高仪垂直向海面发射电脉冲,并被海面垂直反射至卫星.由电脉冲在测高仪和海面之间往返的时间,即可推算卫星对于瞬时海面的高度ha.由于电波束发散成为圆锥状,ha实际上是以εha(ε是波束圆锥的开角)为半径的一个圆形波迹范围内的平均高度.若ε=1°,ha=500-1000km,则此半径约为10km.在上节所述的激光测高中,地面光迹的直径为70m.因此,激光测高的分辨率远远好于雷达测高.为了把雷达测高结果换算为卫星至大地水准面的距离,需要加入一系列改正.测高卫星的位置可由该星的精密轨道求得,由此可算出该卫星至所选定的平均地球椭球面的距离h(即大地高),于是大地水准面高N=h-ha.     

近海多种卫星测高联合数据处理技术

海域海况复杂多变 ,潮汐不但受外海能量输入的控制 ,而且在复杂的海岸线、浅海海底和内陆河流运输的作用下变得异常复杂。卫星测高由于受复杂的海洋动力环境和陆地反射的影响 ,数据质量普遍较深海差。将多种卫星测高数据联合处理 ,可以大大提高近海海域平均海面高的精度与分辨率 ,增强测高卫星监测近海复杂动力现象与反演近海复杂动力机制的能力。本文讨论近海多种卫星联合数据处理的技术与方法 ,分别从提取海平面稳态和时变信息的角度较系统地研究了多种卫星测高联合数据处理方法 ,通过提取不同测高卫星海平面观测数据中与时间无关的系统偏差 ,建立多种卫星测高数据的海平面时变基准 ,从而将多种测高卫星海面监测数据融合到一个动力系统中。大大提高测高卫星海平面监测的时空分辨率 ,为联合多种卫星测高数据在大地测量与近海海洋动力学研究中的应用创造基本条件。     

抗差最小二乘法在卫星测高数据处理中的应用

在采用1992年10月至1998年10月的Topex/Poseidon卫星测高资料进行海平面变化研究，将抗差最小二乘法引入到数据处理时，计算了平均海面高，海平面变化量和海平面的升降速率及其主要周期项的振幅和相位，同时给出采用经黄最小二乘法计算的结果，将将两种结果进行了比较，最后通过对计算结果的分析，揭示了海平面变化的一些规律，实证了海平面变化与厄尔尼诺现象之间的联系。     

利用Jason-1卫星确定全球平均海面高

介绍了卫星测高数据处理的基本方法,分析研究了卫星测高的主要误差,提出了Jason-1的数据编辑准则,并用其测高数据确定了全球平均海面高,与CLS01模型进行了比较分析.