中国海洋卫星雷达高度计海上定标场建设初探

文章通过对卫星雷达高度计定标方法和定标内容的描述,跟踪调研国际上业务化的高度计定标场的配置和定标结果,提出我国海洋卫星高度计定标场建设基本思路,同时对定标场周边海区影响高度计定标的地球物理参数和水文气象参数进行初步分析,确定我国海上定标场的基本配置方案,将为我国海洋卫星雷达高度计海上定标场建设提供基本依据和参考。     

干涉雷达高度计定标检验进展

卫星雷达高度计正从传统星下点的剖面测量向宽刈幅干涉测量发展,利用卫星观测二维的高分辨率、高精度海面高度正在成为可能,国外研究人员提出SWOT(Surface Water and Ocean Topography)干涉雷达高度计计划和我国新一代海洋科学卫星任务等计划有望实现海洋亚中尺度现象的观测。定标检验是评价卫星观测资料精度和质量的必要工作,传统高度计的定标检验均为基于验潮站、GNSS(Global Navigation Satellite System)浮标、有源定标器等方式的单点比对,难以满足干涉高度计的需求。目前国内外研究人员在干涉雷达高度计的定标检验中采用了全新的技术方案,并已利用机载试验和理论模拟开展了验证工作。对近10 a干涉雷达高度计定标检验的新技术方法进行介绍和总结,希望对我国的干涉雷达高度计卫星定标计划起到借鉴作用。     

卫星测高定标场选址中有效波高因素分析

利用Jason-3卫星在国外4个主要卫星高度计定标场所在海域的测量数据,分析了这些海域的有效波高变化特性。在我国大陆沿岸选取了Jason-3卫星经过的12个海域,分析了它们的有效波高变化特性,给出了在我国大陆沿岸建设卫星测高定标场的选址建议。Bass、Corsica、Gavdos等3个定标场海域的平均有效波高约为1.1 m,说明平均有效波高1.1 m及以下的海域适用于建设定标场。选定的12个沿岸海域中,渤海及黄海海域平均有效波高小于0.8 m,显著小于东海及南海1.3～1.5 m平均有效波高,单独从有效波高的角度渤海及黄海海域更适合于建设卫星高度计定标场。     

利用南海石油平台的卫星雷达高度计定标与检验

在对南海石油平台所处的南海北部海域海底地形、平均海平面、风浪时空分布等进行分析基础上,利用南海石油平台水位计对Jason-2卫星高度计进行了测高绝对定标,定标结果为30.9 cm±7.8 cm,分析发现南海北部中尺度涡可能对定标结果产生影响;利用南海石油平台测波雷达对Jason-1高度计有效波高进行了精度检验,Jason-1高度计Ku波段和C波段有效波高测量的均方根误差分别为0.43 m和0.45 m。分析和检验结果表明,南海石油平台所处海洋环境条件、平台上装载的水位计和测波雷达均满足卫星雷达高度计定标与检验要求。南海石油平台定标场预期可用于中国海洋二号卫星和其他卫星高度计的定标与检验。     

基于GNSS浮标和验潮资料的HY-2A卫星高度计绝对定标

为探测我国HY-2A卫星高度计海面高测量绝对偏差及其在轨运行状态,本文利用GNSS浮标星下点同步测量和验潮资料海面高传递方法在山东千里岩和珠海担杆岛海域开展定标研究。为验证GNSS浮标定标方法的准确性,还对国外卫星Jason-2和Saral进行了定标实验。实验表明GNSS浮标绝对海面高测量精度达2 cm,对Jason-2和Saral高度计多个周期定标得到的海面高偏差均值分别为5.7 cm和-2.3 cm,与国际专门定标场的结果符合较好。2014年9月和2015年5月HY-2A卫星高度计浮标定标结果分别是-65 cm和-91 cm,因两次结果差异显著,故又利用千里岩验潮站资料对HY-2A卫星高度计第56至73周期进行了定标分析,结果证明HY-2A卫星海面高存在约-51 cm/a的漂移,置信度为95%的回归分析表明浮标和验潮定标结果符合。本文研究结果表明在我国尚无专门定标场的情况下,可利用GNSS浮标对我国高度计实施灵活、精准的在轨绝对定标,在有高度计轨迹经过验潮站的情况下可使用验潮资料结合精密大地水准面模型进行绝对定标。     

IGDR数据用于高度计定标先期计算的可行性

针对拟开展的Jason-3卫星高度计定标试验,分析了利用IGDR数据先期计算定标结果的可行性。介绍了基于GPS浮标的直接绝对定标方法,设计了IGDR数据用于定标计算的可行性评估方法,利用经过全球4大定标站海域的数据比较了IGDR、GDR数据计算定标结果的差异。结果表明:通过两种数据计算的定标结果之间没有明显的系统性偏差,其差异的不确定性约为1cm;相对于传统定标站GDR定标结果 3cm量级的标准差,该不确定性对于定标结果的一致性影响不大,在定标试验中可使用IGDR先期进行定标计算。     

双星串飞编队测高模式下高度计定标方案构想

针对新型双星串飞编队测高模式下高度计定标需求,提出了融合绝对定标与相对定标的综合定标方案构想。梳理了当前国际上主流的绝对定标方法,根据编队模式常规任务阶段的卫星轨道特点,提出了在常规长回归周期轨道之外增加天回归定标轨道的建议,在此前提下,给出了两种轨道阶段的定标方案建议,即:在定标任务阶段,绝对定标以验潮站法为主、GNSS浮标法和锚泊阵列法为辅;在常规任务轨道阶段,使用全球海域测量数据进行相对定标,绝对定标可选择适当海域结合GNSS浮标法和验潮站法实施。     

基于现场的卫星高度计定标技术研究

卫星高度计数据的广泛应用离不开准确的现场定标检验工作。在青岛千里岩海上试验的基础上,分别使用GNSS浮标法和潮汐法对Jason-2卫星高度计进行了定标。其结果显示:(1)GNSS浮标法使用高精度GNSS数据处理软件GAMIT/GLOBK及其Track模块,对GNSS浮标数据进行高精度处理,得到的高度计偏差为+195.7 mm,该方法可以消除大地水准面和潮位的影响,精度较高;(2)在潮汐法中,利用FVCOM海洋模式模拟了千里岩周边的潮位,并对比了GNSS浮标测得的潮位结果,二者的标准偏差达到了1.3 cm,满足高度计定标的要求,结合EGM2008计算的大地水准面和平均动力地形,得到的高度计偏差结果为+150.9±35.1 mm,该方法受限较多,精度较差。但两种方法最终得到的高度计偏差与国际其他定标场的结果相当。     

基于GPS浮标的高度计海面高度产品检验技术进展

主要介绍了卫星高度计在海洋学研究中的意义、高度计的定标原理、定标方法和国际主要的高度计定标试验场。结合卫星高度计定标的特点,着重介绍了GPS浮标在高度计定标中的优势、技术难点以及解决方法等,旨在为海洋二号卫星的高度计定标技术提供依据。     

后向散射系数测量仪实验室定标技术

水体后向散射系数(bb)是水色遥感的重要参数之一,其现场准确测量的关键是测试仪器的严格定标。文章将针对我们从美国Hobilabs公司引进的HS-6后向散射测量仪的实验室定标和定标中的注意事项、数据结果分析以及自然光对实验室定标的影响进行阐述。     

XCTD定标方法研究

文章简要介绍了投弃式电导率、温度、深度剖面测量仪(XCTD)的定标原理,并对现行的两种定标方法—五点定标和三点定标方法进行了比较研究。指出:与五点定标相比,三点定标方法具有高效、快速的优点,更适于大批量生产的要求。     

数字水准仪测量系统尺度改正数检定方法的研究

论述了数字水准仪的基本特点,基于这些特点将数字水准仪主机、条码尺和数据处理软件作为一个整体进行系统检定是一种恰当的方法。文中给出了系统检定的原理、测点数及位移量的确定方法。最后用模拟数据进行了计算,模拟计算结果表明:正确的位移量是求解尺度改正数的前提。     

国内外CTD校准实验室及校准技术研究的现状和展望

本文在叙述ＣＴＤ剖面仪和传感器校准方法的基础上,介绍了当前国内外ＣＴＤ校准技术研究和校准设备的现状。提出了我国应加强ＣＴＤ传感器动态校准的研究,同时,应研制精度慢温盐水盐力罐,用于在实验室内研究建立ＣＴＤ传感器数学模型的方法。     

光谱仪绝对辐亮度定标

保证现场测量离水辐射率精度的关键工作之一是对现场测量辐射计进行严格的实验室定标。本文就1999年8月进行的一次PIS-B定标试验，简述辐亮度定标的主要方法及数据处理方法。     

浅谈海洋计量检定和校准

本文就海洋计量检定、校准的定义、区别及在海洋技术监督中的重要性进行了探讨。     

实验室盐度计校准结果的不确定度分析

文中分析了实验室盐度计校准不确定度来源项,按不确定度的评定方法,以实例形式分析评定了校准结果的不确定度。     

剖面仪/表面仪绝对辐射定标

保证现场测量离水辐射率精度的关键工作之一是现场测量设备进行严格的实验室定标,本文就１９９９年９月进行的一次实验室绝对辐射定标试验,简述辐照度,辐亮度定标的主要方法及数据处理方法。     

基于荧光猝灭溶解氧传感器的校准方法研究

溶解氧是海洋水质监测的常规关键参数,基于荧光猝灭原理研制的溶解氧传感器具有准确度高、稳定性好和可长期在线测量等优点,已经被广泛用于海水溶解氧浓度监测。针对传感器可能发生的数据漂移和显著偏差可能造成的准确度问题,本文设计了一套专门的校准装置和校准方法。通过严格控制校准水体的温度和溶解氧浓度,测量待校准传感器和参比传感器的相移、温度和溶解氧浓度数据,拟合获取传感器校准系数,实现对光学溶解氧传感器的单个多点校准。传感器校准值与参比值偏差在±8μmol·L^–1以内。实验室和海水现场比测结果显示,校准结果达到传感器性能指标要求。此校准装置及方法并不局限于光学溶解氧传感器,具有良好的推广价值。     

分离式点结构光测量系统及其检定方法

传统点结构光传感器将激光器和CCD传感器固定在精密背架上,限制了其测量范围。将激光器与CCD摄像机分离,并给出了标定方法。通过实验,验证了该方法的可行性,拓展了点结构光传感器的应用领域。