采用极值法计算贝加尔湖水位变化

以贝加尔湖为例,利用Jason-1测高卫星7年(2002—2008)、Jason-2测高卫星8年(2009—2016)的波形数据,采用极值法对波形进行重定,计算贝加尔湖水位异常时间序列。通过重定前后提取的湖面水位时间序列与4个实地测量站数据进行对比,发现波形重定前后的卫星测高水位变化数据与测量站数据差值的平均值能提高2 cm左右,波形重定后标准差相较波形重定前能提高40%左右,表明采用极值波形重定算法能显著提高卫星测高数据精度,可以作为一种计算波形改正数的方法。     

基于卫星测高的湖泊水位监测及预测方法研究

以洪泽湖为例,研究多代测高卫星不同版本测高资料的数据编辑、地球物理改正、波形重定方法;利用误差改正后的数据计算洪泽湖2010年1月至2018年12月的年度、季度与月度水位异常时间序列,分析得到洪泽湖水位的变化规律及水位异常时间;利用BP神经网络模型结合气温、降水、卫星测高数据,预测洪泽湖2019年部分月份的水位,并与测高所得水位进行比较.研究结果表明,利用卫星测高对内陆湖泊水位变化进行监测具有一定的可行性,利用神经网络模型对内陆湖泊水位进行预测具有一定的准确性.     

卫星测高波形重定方法的改进研究

在对现有波形重定方法深入研究的基础上,对β参数法进行改进;并以呼伦湖为例,利用波形重定方法对TOPEX/Poseidon测高卫星(1993～2001年)Pass27的波形进行重定,得出经波形重定后的结果精度比未重定的GDR结果精度提高近2倍的结论,证明了波形重定方法可以显著提高受陆地和浅水区域水底地形等影响的波形数据的测高精度.     

南极Dome A地区高精度DEM的建立——顾及波形重定、坡度改正及数据融合

介绍了CryoSat-2LRM模式下优化后的OCOG、CFI和LIRT的3种波形重定算法。基于南极Dome-A昆仑站区的实测GPS数据,比较了CryoSat-2LRM模式下的3种波形重定方法,对不同波形重定算法下的测高数据进行了精度评估。结果表明优化后的OCOG算法精度最好,与GPS结果平均差值约为-0.07m,标准差约为0.60m,明显优于其他两种算法。通过比较坡度与卫星数据精度的关系,发现坡度因素对于卫星测高数据精度的影响不可忽视,在Dome A地区验证结果表明,坡度改正可使得卫星测高精度提高约38%。最后联合GPS和CryoSat-2OCOG数据,建立了南极Dome-A地区300m分辨率DEM,其精度约为0.24m。     

多源卫星测高数据监测拉昂错1992年—2020年水位变化

青藏高原湖泊水位是反映生态环境变化的重要指标,为了使用多源卫星测高数据构建高精度、长时序的湖泊水位时间序列,本文提出了一种基于大气路径延迟校正、波形重定、异常值检测、卫星间偏差调整的高精度湖泊水位序列构建策略.以拉昂错为研究对象,利用本文方法对TOPEX/Poseidon、Jason-1/2/3高度计数据进行处理,构建...     

基于波形分类的近海卫星测高数据自适应重跟踪方法

对卫星测高波形数据分类的聚类分析方法进行了改进,给出了一个用于确定最佳聚类数的有效性指标。以台湾海峡的Topex/Poseidon测高数据为例,对近海测高波形进行了分类研究,并分析了各类波形的最优重跟踪方法,在此基础上提出了近海测高波形重跟踪的自适应方法。对多个周期测高数据进行重跟踪实验,结果表明,自适应方法优于其他重跟踪方法,显著提高了近海测高数据的质量。     

《卫星雷达测高波形重定及应用》内容简介

本书由郭金运、常晓涛、孙佳龙、高永刚编著。卫星测高技术采集了大量海洋和陆地资料,为大地测量学、地球物理学和海洋学等研究提供了基础数据,但是在近海、冰面和陆地上的测高数据质量却严重下降。波形重定技术是测高数据质量改善的重要方法之一。本书介绍了卫星测高原理和数据处理方     

高分七号卫星激光测高数据大型湖泊水位测量精度评估

卫星激光测高数据在湖泊水位测量方面具有重要的应用价值和独特优势,本文针对国产高分七号卫星上装备的线性体制全波形激光测高仪,开展在大型湖泊水位测量方面的应用探讨.介绍了高分七号卫星的基本参数,并与其他类卫星做了对比,分析了影响湖泊水位测量精度的卫星侧摆、大气散射、回波波形饱和等因素,研究了湖泊水面激光点的提取方法,结合I...     

卫星测高在陆地湖泊水位变化监测中的应用

本文以呼伦湖为例,利用TOPEX/Poseidon测高卫星(1993～2002年)的GDR和WDR数据以及Jason-1(2002～2005年)的GDR数据对湖泊水位变化进行研究,得到湖泊水位异常的变化趋势。通过利用小波分析的方法对卫星测高获得的湖水位异常时间序列分析,得出了呼伦湖的水位年际变化周期,证明了利用卫星测高进行卫星测高监测湖泊水位变化的可行性。     

激光测高卫星ICESat-2监测太湖水位精度评价

针对ICESat-2卫星激光测高数据监测陆地湖泊水位精度问题,该文以太湖为例结合水位站实测数据评价ICESat-2/ATL13湖泊水位测高精度.根据湖泊矢量边界提取湖泊激光足印点;采用中位数绝对偏差方法剔除沿轨湖泊高程异常值,得到沿轨有效激光高程点并求其均值作为沿轨湖泊水位值;基于ATL13数据分析太湖水位变化.实验结果表明:ATL13湖泊水位相对测高精度优于3 cm,绝对测高精度优于6 cm;ATL13测高水位与太湖实测水位月变化趋势基本一致,两者相关性较高,相关系数达0.96以上.     

利用ENVISAT测高数据监测青海湖水位变化

使用2002年10月～2006年2月的ENVISAT SGDR数据,并利用重跟踪技术实施了距离等相关改正之后,计算了青海湖的水位变化;同时分别利用EGM96、青海省的似大地水准面模型计算了青海湖的正高和正常高相应水位变化,并与青海湖下社站的水文观测数据进行了验证.研究结果表明,利用波形重跟踪技术在某种程度上可以改进内陆水域的距离精度,能够较好地监测出青海湖的水位变化.     

合成孔径雷达高度计的波形重跟踪与仿真试验分析

基于初步研究获得的合成孔径雷达高度计卷积模型,推导获得合成孔径雷达高度计波形关于时间偏移、合成上升时间、信号幅度3个参数偏导数的卷积计算公式,利用数值积分及傅里叶变换实现合成孔径高度计回波模型的重跟踪。在多个单位联合协同下,利用仿真轨道、对流层、电离层及潮汐等模型生成了合成孔径模式下的回波波形。对比表明,仿真生成的合成孔径模式下的回波波形与CryoSat-2卫星SAR模式下的回波波形整体形状一致。利用仿真波形数据进行重跟踪试验,结果表明在20Hz数据条件下(约350m分辨率),合成孔径模式下的重跟踪精度达到5cm,较之传统模式有一定的提高。     

Coastal Gravity Anomalies from Retracked Geosat/GM Altimetry: Improvement, Limitation and the Role of Airborne Gravity Data

We process geophysical and waveform data records of the Geosat/GM (geodetic mission) satellite altimeter mission for waveform retracking and applications. An improved threshold retracker is developed. The performances of the Beta-5, threshold and improved threshold retrackers are assessed over waters around Taiwan. The improved threshold retracker outperforms the other two. The improvement in the accuracy of sea surface height (SSH) is investigated according to marine zone and the distance of waters to the shore. The improvement rate increases closer to the land, with the largest improvement rate of about 20% in waters within 10 km of the shore. Over waters around islands and coasts, there are still retracked SSHs with large errors. Least-squares collocation is used to compute gravity anomalies from the Geosat/GM altimeter data. Use of retracked SSHs improves the accuracy of gravity anomalies by about 11%. Adding airborne gravity data further improves the accuracy, especially in the immediate vicinity of the coasts. Tide model errors over coastal waters remain a problem in altimetry applications, even if the waveforms are properly retracked.     

激光测高卫星波形饱和识别与测高误差改正初步研究

激光测高仪回波波形饱和现象客观存在,为增加可用激光点数目、提高饱和波形测高精度,本文提出了一种波形饱和识别与测高误差改正方法,首先,利用回波波形峰度系数对饱和波形进行识别,然后,针对饱和现象对波形高斯拟合的影响,计算高斯拟合波形与原始波形相交区域的形心位置,以形心位置差异确定因波形饱和导致的测高误差并改正。最后,采用ICESat/GLAS（Ice,Cloud and land Elevation Satellite/Geo-science Laser Altimeter System）在青海湖、纳木错、色林错采集的波形数据进行实验。结果表明,经本文算法改正后数据误差均值为0.03 m,大型湖泊区域可实现约0.05 m的测高精度,结合峰度的饱和识别方法可以对波形进行有效筛选,可发现GLAS遗漏的饱和波形,饱和改正算法可以有效改正波形饱和引起的测高误差,改正后精度明显优于GLAS提供的饱和改正结果,相关结论对高分七号卫星激光波形处理有一定参考价值。     

利用卫星测高监测贝加尔湖湖面高变化

以贝加尔湖为例,利用Jason-2测高卫星4年(2008~2012)GDR数据,经过误差改正与数据编辑,通过分析贝加尔湖月水位异常时间序列,得到了贝加尔湖湖面高变化的季节性规律;通过分析贝加尔湖半年水位异常时间序列,得出了贝加尔湖湖面高变化的周期为1年;计算结果表明,利用卫星测高技术对内陆湖泊湖面高变化进行监测具有一定的可行性。     

Improving gravity anomalies over China marginal sea from retracked Geosat and ERS-1 data

The quality of altimeter data and ocean tide model is critical to the recovery of coastal gravity anomalies. In this contribution, three retracking methods (threshold, improved threshold and Beta-5) are investigated with the aim of improving the altimeter data over a shallow water area. Comparison indicates that the improved threshold is the best retracking method over China Sea. Two ocean tide models, NAO99b and CSR4.0, are analyzed. Results show that different tide models used in the processing of altimeter data may result in differences more than 10 mGal in recovered coastal gravity anomalies. Also, NAO99b is more suitable than CSR4.0 over the shallow water area of China Sea. Finally, gravity anomalies over China Sea are calculated from retracked Geosat/GM and ERS-1/GM data by least squares collocation. Comparison with shipborne gravimetry data demonstrates that gravity anomalies from retracked data are significantly superior to those from non-retracked data. Our results have the same order as the other two altimeter-derived gravity models: Sandwell&Smith(V16) and DNSC08.     

基于星载激光雷达的高原堰塞湖水文要素反演与变化特征分析

针对帕米尔高原堰塞湖——萨雷兹湖的安全问题及水文站点资料获取困难,缺乏时段固定、精度统一的准实时湖泊水位信息等问题,本文提出了基于星载激光雷达测高数据（ICESat-1/2）的高原湖泊水位综合反演。开展了近20年（2003—2019年）的水位变化遥感调查和时序重建研究,并采用趋势分析和Mann Kendall （M-K）非参数检验,对近20年萨雷兹湖的水位变化特征进行过程分析,初步揭示了萨雷兹湖水位的近期变化趋势和规律。结果表明：①ICESat-1/2激光测高雷达数据在陆地湖泊水位反演中误差可控制在0.05 m之内,精度高度可信,为无/缺资料地区湖泊水文监测提供良好的数据源;②2003—2019年,萨雷兹湖的水位持续呈现显著上升的趋势,水位上升的速率约为0.15 m/a （p<0.01,双尾）;③萨雷兹湖的水位年内波动较大（至少7~8 m）。最高水位出现在9—10月,当前平均水位约为3265 m,最低水位出现在3—5月,当前平均水位约为3259 m。以上研究结果可为萨雷兹湖的综合治理及安全评估提供数据支持和技术参考。