同步改正法平均海面传递应用于海南岛礁测绘的探讨

同步改正法因其特点和优势被广泛应用于平均海面传递,文中从平均海面的理论定义和实际计算两方面出发,对同步改正平均海面传递法原理进行了论述。利用海南岛周边的长期验潮站数据,按单站传递和多站组网传递分别分析了同步改正平均海面传递的规律。结果表明,单站传递同步观测10 d能满足岛礁测绘对垂直基准面精度的要求,采用多站组网传递能较明显地减少同步时长较短时的极限误差。当采用多站组网平均海面传递同步观测5 d,其极限误差可达10 cm以内,建议在同步观测时间有限时采用该方法。结合海南岛验潮站和岛礁分布情况,同步改正平均海面传递法应用于海南岛礁测绘是可行的。     

精化沿海高程异常图的方法——CPS、海面水准相结合法

引言 我国沿海包括岛屿的高程测量,过去普遍采用海面水准法(即平均海面同步改正法),测量已知站(长期站)到未知站(临时站)的高差,这种方法求得的高程是从青岛验潮站平均海面起算的。青岛验潮站平均海面与中国沿海其它验潮站平均海面高程并不相同,有海面地形之差。人们认为青岛验潮站平均海面起算的高程称正常高h,正常高是从似大地水准面起算的,高程异常ζ就是似大地水准面高,它不具有物理意义。现在常采用的GPS测高法求得的高程(大地高H),是从大地水准面起算的,大地水准面可用重力法求得,具有物理意义,但精度不高,需要精化。似大地水准面和     

东印度洋海域最优深度基准面模型构建

利用东印度洋海域周边长期验潮站实测数据、TOPEX/Poseidon等系列卫星测高反演结果,评估了DTU10,EOT11a,FES2014,GOT4.8,OSU12和TPXO8六种全球潮汐模型精度,根据卫星测高结果给出了浅水分潮改正量和长周期分潮改正量的经验模型,又在此基础上分析并构建了研究区域精度最优的深度基准面模型。考虑到全球潮汐模型在近岸的影响因素及验潮站位置,将13个验潮站分成开阔海域与近海海域两类,与潮汐模型的对比,结果表明,DTU10和FES2014模型分别在开阔海域和近海海域精度最优。根据潮汐模型在不同分潮处的精度,如EOT11a模型在O1和K1分潮处精度较高,DTU10在N2,M2,S2和K2分潮处精度较高等,分别构建了开阔海域与近海海域的组合深度基准面模型,计算得知误差分别为11.33和20.95 cm,其精度显著提高。     

同步验潮法在刘公岛跨海高程传递中的应用

阐述了短期同步验潮法在跨海高程传递测量中的基本原理与应用,通过试验介绍了短期同步验潮法传递高程的实施流程与数据处理。根据短期同步验潮法在山东省刘公岛跨海高程传递测量中的试验,结果表明,在短距离跨海时,短期同步验潮法能达到三等以上水准测量精度要求。     

基于ADS40无控条件的海岛礁地形测量方法研究

针对远离大陆的海岛礁地形测绘与高程基准转换困难的问题,基于ADS40航摄系统获取远离大陆的海岛礁区域遥感影像,按照GPS差分无地面控制点的空中三角测量模式实现海岛礁的地理定位,选择高精度的卫星测高模型实现海岛礁区域的高程基准转换。在某海域进行了ADS40测量作业与高程基准转换试验,结果表明,无地面控制点空中三角测量的平面精度达到0.587m;基于卫星测高模型进行垂直基准转换的精度与同步验潮水位观测法得到的高程传递精度相当。     

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。     

短期同步验潮高程传递精度分析

短期同步验潮具有操作简单、容易实施的优点,可以达到厘米级高程传递精度,是一种非常有效的高程传递技术。利用国家海岛(礁)测绘工程临时验潮站水深测量数据,对相距较远的验潮站之间海水面变化的相关性进行了分析研究,给出了部分海岛同步验潮水深、水深差以及水深差与均值之差的变化规律和波动幅度,通过与三角高程的高差结果比较,外符合核精可达到5cm,对于利用短期同步验潮实现高程传递的工程实践具有重要的参考作用。     

平均海面传递方法的比较与选择

给出了常用平均海面传递方法的假设条件。以中国沿岸典型验潮站为例,统计不同同步时长下各传递方法的精度。统计分析表明,同步时长在7d内时应慎用回归分析法;最小二乘拟合法的假设条件缺乏相关的理论支持,只适用于潮差变化较小的区域;同步改正法在同步7d时基本能保证极值误差在10cm内,而同步15d与同步30d的精度相当,能达到厘米级。基于分析结果给出了传递方法的选择建议,为提高中短期验潮站的平均海面确定精度提供了依据。     

基于GNSS水准拟合法的海岛高程传递

针对舟山无人岛"担峙岛"和"茶山岛"缺乏高程基准这一问题,结合测区的特殊地形分布,采用GNSS水准拟合法实现了这两座岛屿的跨海高程基准传递,拟合模型为2次曲面拟合。实验结果表明,GNSS水准拟合法内符合精度在±2 mm范围内,其与三角高程测量法对比的外符合精度为±4.5 mm,本次跨海高程传递质量合格、可靠。     

平均海面传递方法的比较与选择

给出了常用平均海面传递方法的假设条件.以中国沿岸典型验潮站为例,统计不同同步时长下各传递方法的精度.统计分析表明,同步时长在7d内时应慎用回归分析法;最小二乘拟合法的假设条件缺乏相关的理论支持,只适用于潮差变化较小的区域;同步改正法在同步7d时基本能保证极值误差在10cm内,而同步15d与同步30d的精度相当,能达到厘米级.基于分析结果给出了传递方法的选择建议,为提高中短期验潮站的平均海面确定精度提供了依据.     

Book Reviews

The UK Hydrographic Office (UKHO)-sponsored Vertical Offshore Reference Frames (VORF) project aims to develop tidal level transformation models that are referenced to the GRS80 ellipsoid and thus compatible with GNSS positioning; in particular, heighting. Benefits include increasing the efficiency of hydrographic surveying, providing a stable consistent reference frame and enabling integration with land data in the coastal zone. Seven contemporary global ocean tide models are used to derive Lowest Astronomical Tide (LAT) surfaces which are each assessed by comparison with LAT values from the 7,389-strong UKHO tide gauge database, with the results correlated with distance from land. The proportion of truly offshore and pelagic gauges is relatively limited; however, the transition zone whereby the global ocean tide models commence to deteriorate in accuracy is evident at approximately 30km from the coast. The DTU10 model was selected as the strongest candidate overall. Subsequently, a thin plate spline method is used with the tide gauge dataset to enhance the DTU10 LAT surface in the coastal zone, creating a high resolution global LAT surface with respect to mean sea level. It is seen by cross-validation that the method may be used to predict LAT in near-shore locations with a standard error of 0.23 m.     

机载GNSS反射信号海面测高模型的研究

相对于岸基GNSS-R技术，机载GNSS-R优势在于其空间分辨率高、监测范围广，可对特定区域范围进行高分辨率监测，兼具了灵活的高度和方位调节的同时保障了更高的数据质量。本文主要研究了机载GNSS-R测高模型，依据岸基GNSS-R码测高原理，针对大气延迟、天线距离等进行修正，优化机载测高模型，同时采用DTU10全球海面平均高度及潮汐模型验证机载GNSS-R测高模型的精度。通过分析2011年11月11日，CSIC-IEEC在芬兰波罗的海的GNSS-R机载数据，针对不同仰角下的实验数据进行反演，成功地实现了亚米级机载海面高度反演，得出仰角大小会对测高结果精度产生较大影响的结论，定性分析了仰角大小所引起的误差范围。本文的结果证明了机载GNSS-R的海面测高的可行性。     

机载激光雷达测深技术研究与进展

当前包括内河、水库及海域在内的水上、水下地形测量任务需求不断增加,进行水域或海洋测绘领域研究已提升到新的国家战略性高度。首先介绍了当前机载激光雷达水深测量的基本原理;概括总结了激光测深中的波形处理、波浪潮汐改正、折射改正、航带拼接与数据融合等关键技术,对测深的精度及误差影响进行了分析。最后结合当前技术的发展及新技术的出现,对未来机载激光雷达测深技术的发展进行了展望。     

A New Methodology for Incorporating Tide Gauge Data in Sea Surface Topography Models

As part of the Vertical Offshore Reference Frames (VORF) project sponsored by the U. K. Hydrographic Office, a new model for Sea Surface Topography (SST) around the British Isles has been developed. For offshore areas (greater than 30 km from the coast), this model is largely derived from satellite altimetry. However, its accuracy and level of detail have been enhanced in coastal areas by the inclusion of not only the 60 PSMSL tide gauges with long-term records around the coasts of the United Kingdom and Ireland but also some 385 gauges established at different epochs and for different observation spans by the U. K. Admiralty. All tide gauge data were brought into a common reference frame by a combination of datum models and direct GPS observations, but a more significant challenge was to bring all short-term sea level observations to an unbiased value at a common epoch. This was achieved through developing a spatial-temporal correlation model for the variations in mean sea level around the British Isles, which in turn meant that gauges with long-term observation spans could be used as control points to improve the accuracy of Admiralty gauges. It is demonstrated that the latter can contribute point observations of mean sea level (MSL) with a precision of 0.078 m. A combination of least squares collocation and interpolation was developed to merge the coastal point and offshore gridded data sets, with particular algorithms having to be developed for different configurations of coastal topology. The resulting model of sea surface topography is shown to present a smooth transition from inshore coastal areas to offshore zones. Further benefits of the techniques developed include an enhanced methodology for detecting datum discontinuities at permanent tide gauges.     

远海航渡式水深测量水位改正方法研究

针对远海航渡式水深测量作业中的潮汐改正难题,基于全球潮汐场DTU10模型及GPS无验潮测深两种改正模式,通过潮汐场预报精度评估、验潮站实测数据比对分析以及GPS大地高计算潮汐值等多种手段,开展了大范围、长时段、单测线情况下水深测量水位改正研究,形成了一套适用性强的航渡水深测量水位改正方法与流程,为面向全球的海洋水深测量资料处理提供了潮汐、垂直基准和水位归算的方法和技术支持。     

2018年6月上海近海海域潮流特征分析

采用短期资料的潮流准调和分析方法,对2018年6月上海近海海域9个站位的同步潮流资料进行分析。分析结果表明:该海域潮流涨落潮不等现象显著,大部分站位的落潮流历时长于涨潮流历时,长江口内(C1~C3)落潮流最大流速远大于涨潮;该海域基本以半日潮为主,同时存在规则半日潮和不规则半日潮,考虑到该海域浅海分潮流具有较大的比重,潮流性质应为不规则半日潮浅海潮流的类型;大部分站位各层的运动形式以往复流为主;大部分站位的余流流速表现为表层>中层>底层,大致呈现自西向东流。     

不同MSS模型及其北极海冰干舷的多时空差异分析

基于2017年4月、2018年4月和2019年4月的CryoSat-2 L1B数据,比较分析了UCL13、DTU10、DTU13、DTU15和DTU18 5种不同平均海表面高度(MSS)模型及其反演的北极海冰干舷的多时空尺度差异。以UCL13为基准,对比分析不同MSS模型的差异和所反演的海冰干舷的差异,实验结果表明,不同MSS模型之间的平均绝对偏差范围为0.19～0.26 m,标准差范围为0.55～0.57 m,其中DTU18与UCL13的差异最小。以UCL13为基准,其他4种MSS模型反演的海冰干舷的平均绝对偏差为0.50～0.79 cm,标准差范围为1.17～1.74 cm。通过与冰桥计划(Operation IceBridge,OIB)机载数据相比,5种MSS模型反演的海冰干舷的相关系数范围为0.70～0.71,均方根误差范围为7.7～7.8 cm。故不同MSS模型之间的偏差对整个北极地区的海冰干舷反演的影响较小,偏差以相同的方式影响冰间水道和浮冰高度测量,因此相互抵消,但在冰间水道分布稀疏的区域,如加拿大群岛北部和拉普捷夫海区域,不同MSS模型反演的海冰干舷差异较大。     

多源多算法遥感水边线提取适配模型研究

提出了基于潮汐变化、滩面复杂度以及不同影像数据源的多种算法的关联适配模型。针对两类水边线提取结果,提出适合于不同类型的水边线精度评价模型。以渤海湾某海域的潮滩影像为研究对象,对方法的有效性进行了验证。结论表明:提出的适配模型有助于提高运算效率,降低运算复杂度,对各种潮情和滩面的水边线提取结果准确,且精度评价的可信度高,可为大范围潮滩数字高程模型的构建提供数据支持。