四、P229海洋测量学

CH20001710 南中国海 TOPEX/POSEIDON 轨迹交叉点测高数据的潮汐调和分析/暴景阳(武汉测绘科技大学)…∥测绘学报.—2000,29(1).—17～23讨论了由卫星测高数据进行潮汐分析的混叠问题和分潮的可分辨性;用 TOPEX/POSEI-DON 海面重复轨迹交叉点测高数据计算南中国海12个分潮(S_a,S_(sa),M_m,M_f,Q_1,Q_1,P_1,K_1,N_2,M_2,S_2,K_2)的调和常数;用不同方法验证了计算结果的精度,分析表明,分潮的振幅精度和     

中国近海卫星测高数据处理与应用研究

本文围绕卫星测高原理、数据处理与应用,着 重对大地水准面、重力异常和海平面进行了探讨 和研究,研究范围涵盖了整个中国近海及其邻近 海域,包括部分西北太平洋海域.主要工作和成果 包括以下5个方面: 1.卫星测高原始观测数据的预处理.①原 始观测数据(Geosat/ERM/GM,ERS-1和 TOPEX/Poseidon)的误差分析与环境改正; ②多颗卫星测高数据处理与径向轨道误差的改 正--单,双星交叠平差;③卫星测高数据的共 线轨道(stacking)处理.     

利用验潮站资料的中国近岸海潮模型精度评估

针对全球海潮模型在我国近海海域精度较差的问题,该文采用中国沿岸30个长期验潮站的调和常数,对比了3种全球海潮模型DTU10、TPXO7.2、NAO.99b和1个区域海潮模型NAO.99Jb在中国沿岸的准确度。通过海潮模型与验潮站分潮的振幅中误差、迟角中误差以及8个主要分潮的预报误差,对渤海、黄海、东海和南海北部进行了详细的分析。结果表明,NAO.99Jb在中国海域精度最高,NAO.99b次之。在渤海海域,DTU10在Q_1分潮精度最高,NAO.99b在K2分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99Jb精度最高;在黄海海域,NAO.99b在Q_1分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99Jb精度最高;在东海海域,DTU10在Q_1分潮精度最高,TPXO7.2在P1精度最高,NAO.99Jb在O1、M2分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99b精度最高;在南海北部海域,DTU10在N2、S2分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99Jb精度最高。     

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...     

利用改进的动态PPP技术建立中国香港区域海潮负荷位移模型

利用GPS技术反演海潮负荷信息，相比传统重力及甚长基线干涉测量，有着全球覆盖、测站数多、全天候、成本低等诸多优势，为海潮模型的建立提供了有效的技术手段，也对海潮负荷效应的研究有着重要的理论意义和参考价值。利用动态精密单点定位技术（precise point positioning，PPP）反演海潮负荷位移，同时构建了区域海潮负荷位移模型。利用香港连续运行参考站8 a的GPS观测数据，精密测定了11个测站的三维海潮负荷位移参数，与高精度海潮模型提供的海潮负荷位移参数进行比较，发现除K₂、K₁潮波外，其他潮波的均方根误差均小于2 mm。与已有的动态PPP及静态PPP结果对比发现，采用改进的重叠时段动态PPP算法可有效改善K₁潮波的反演精度；该方法反演的海潮负荷位移精度可达到静态PPP反演海潮负荷位移的精度，且对于K₁潮波，在东西方向，动态PPP算法的反演精度较静态PPP略有改善。利用最小二乘曲面拟合法可有效建立中国香港地区GPS区域海潮负荷位移模型，可有效弥补沿海地区因验潮站稀少而导致的海潮模型适应性差的问题。     

近海潮汐效应对上海地区精密定位的影响

针对全球海潮模型在不同沿海地区存在差异性以及在中国近海精度不高的问题,利用全球海潮模型FES2004和NAO99b计算上海地区(经纬度范围为120.85°E～122.2°E,30.6667°N～31.8833°N)S₂、M₂、K₁和O₁四个分潮的海潮负荷位移在垂直分量上的差异;并利用中国近海模型osu.chinasea.2010对全球海潮模型FES2004中相应的区域进行替换,计算近海效应对SHJZ站(上海金山)、SHJBS站(上海宝山)、SHAO站(上海佘山)以及DCMD站(上海崇明)四个测站精密定位的影响。结果表明:1) 全球海潮模型FES2004和NAO99b在上海地区存在较明显的差异,尤其是垂直分量,最大接近4 mm,且两个模型的差异随离海洋距离增大而减小;2) 利用修正前后的全球海潮模型FES2004经过计算分析得出,近海效应对上海地区GPS测站精密定位的影响达到5 mm,对测站垂直分量的位移影响从大到小分别是DCMD站(5.1 mm)、SHBS站(4.9 mm)、SHJS(4.2 mm)、SHAO(3.6 mm)。      

联合多代卫星测高数据确定中国近海稳态海面地形模型

联合多代测高卫星(Geosat GM和ERS-1/168,TOPEX/Poseidon(简称T/P)、变轨T/P,ERS-2,GFO)数据,基于强制改正法得到中国近海2'×2'格网分辨率的平均海面高模型;然后以EIGEN-GL04C重力场模型为参考模型,基于测高垂线偏差法精化得到中国近海2'×2'格网分辨率的测高大地水准面模型;最后联合移去一恢复技术和Gauss滤波技术,采用几何域法得到中国近海2'×2'格网分辨率的测高海面地形.利用中国沿岸长期验潮站平均海面高程信息,由直接推算法与平差法得出1985国家高程基准相对于所建测高大地水准面的垂直偏差分别为23.62±5.38 cm与22.33±1.07cm,与海洋学方法和GPS/水准方法得到的近期结果相近[1～2];扣除各自垂直偏差后的比较表明,由上述两种方法得到的海面地形模型的精度分别为±5.38cm与±5.23 cm.     

联合TOPEX/Poseidon,ERS2和Geosat卫星测高资料确定中国近海重力异常

处理了 TOPEX/Poseidon(第 9周期至第 2 4 9周期 ) ,ERS2 (第 0周期至第 44周期 )和Geosat/GM(第 1周期至第 2 5周期 )以及 Geosat ERM(第 1周期至第 66周期 )卫星测高资料 ,求解了各自卫星任务的交叉点和垂线偏差 ,利用逆 Vening- Meinesz公式确定了 2 .5′×2 .5′中国近海海洋重力异常 ,并与我国南海船测重力异常作了比较 ,其精度为± 9.3m Gal( 1 Gal=1 cm/s2 )。本文同时导出了严密的 2维平面卷积公式 ,它与 1维严密卷积公式计算结果差值的标准差为± 0 .1 m Gal,而 2维球面公式为± 0 .5 m Gal     

计算测高卫星地面轨迹交叉点的快速数值算法

计算交叉点是卫星测高数据处理中的重要基础性工作。扩展了交叉点存在的判断条件,可用于判断任意两条卫星地面轨迹是否有交叉点。提出了一种快速计算交叉点的数值算法--矩形收缩算法。采用一个周期的Topex/Poseidon（T/P）卫星模拟轨道和一条海洋二号（HY-2）卫星实际轨迹设计了两个算例,以验证算法的精度和效率。结果表明矩形收缩法可以快速、高精度地计算出全部交叉点。以Envisat数据为例验证了算法计算近极轨道两极交叉点的适用性。该方法不仅可以计算单一卫星轨迹的交叉点,也可计算两个不同倾角卫星的轨迹交叉点,具有很强的通用性。     

联合TOPEX/Poseidon与Geosat/ERM测高资料建立区域潮汐模型的研究

利用近十年的T/P测高数据来反演南海(8°~23°N,109°~120°E)九个主要分潮的潮汐参数,并计算了Geosat/ERM卫星对应的各主分潮的混叠周期及Rayleigh周期。根据潮汐参数提取的要求,选取了7个主分潮,为了克服混叠影响,将T/P沿迹点处的主要分潮间的5组差比关系引入到Geosat沿迹点处,并利用T/P提供的Sa模型去除Sa对M2的扰动影响。精度估计的结果表明,Geosat/ERM反演的潮汐参数的精度与传统的月分析结果的精度相近;因差比关系的捆绑,整个全日和半日潮族迟角偏差相近,这主要和Geosat/ERM的轨道设计有关。本文的方法可以应用于利用轨道调整后的T/P卫星的测高数据提取潮汐参数。     

Sea-Level Change Over the China Sea and Its Vicinity Derived from 25-Year T/P Series Altimeter Data

The characteristics of sea-level change in the China Sea and its vicinity are studied by combining TOPEX/Poseidon (T/P), Jason-1, Jason-2, and Jason-3 altimeter data. First, the sea-surface height is computed by using monthly data via collinear adjustment, regional selection, and crossover adjustment. The sea-level anomaly (SLA) from October 1992 to July 2017 is calculated based on the difference that is obtained by the value derived from the inverse distance weighting method to interpolate the CNES_CLS15 model value at a normal point. By analyzing the satellite data at the same time in orbit, three mean bias groups over the China Sea and its vicinity are obtained: the difference between T/P and Jason-1 is ??11.76 cm, the difference between Jason-1 and Jason-2 is 9.6 cm, and the difference between Jason-2 and Jason-3 is 2.42 cm. To establish an SLA series for 25 years in the study area, the SLAs are corrected. Mean rate of sea-level rise of the Bohai Sea, Yellow Sea, East China Sea, and South China Sea of 4.87 mm/a, 2.68 mm/a, 2.88 mm/a, and 4.67 mm/a, respectively, is found by analyzing the series of SLAs.     

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。     

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.     

Influence of tide models on the use of altimetry data to research sea level anomaly

A tide model (named DN1.0), which contains 12 principal constituents over China seas and the Northwest Pacific is estimated by along-track harmonic analysis with TOPEX/Poseidon altimetry data taken from 1993 to 2002. CSR3.0, FES95.2 and DN1.0 are used respectively to detide the data for the time series of sea level anomaly (SLA) in the Yellow Sea, East China Sea, South China Sea and Northwest Pacific. The SLA curves and the power spectral density show that the major components that exist in SLA in China seas arise from the error of the tide models.     

Influence of Tide Models on the Use of Altimetry Data to Research Sea Level Anomaly

A tide model (named DN1.0), which contains 12 principal constituents over China seas and the Northwest Pacific is estimated by along-track harmonic analysis with TOPEX/Poseidon altimetry data taken from 1993 to 2002. CSR3.0, FES95.2 and DN1.0 are used respectively to detide the data for the time series of sea level anomaly (SLA) in the Yellow Sea, East China Sea, South China Sea and Northwest Pacific. The SLA curves and the power spectral density show that the major components that exist in SLA in China seas arise from the error of the tide models.     

中国近海TOPEX/Poseidon卫星测高海平面变化的CPCA分析

用复主成分分析方法，对中国近海TOPEX／Poseidon卫星6年的测高的海平面变化资料进行了分析，给出了中国南海，黄海和东海的海平面变化的空间和时间分布特重征，利用小波方法分析了主要主成分时间变化序列的时－频特征，分析结果表明，主要主成分的空间分布特征与海洋环充相对应，南海，黄海和东海的海平面变化存在显著的年际和2个月的非稳态振荡信号，南海具有较明显的半年周期信号，而黄海和东海的半年周期信号不明显。     

Jason-2高度计数据在中国四大海域的波形重跟踪与分析

在Brown-Hayne模型基础上,利用迭代最小二乘算法实现了回波波形参数的重跟踪,同时利用重心偏移算法(OCOG)、阈值算法对Jason-2 卫星的波形数据在中国渤海、黄海、东海、南海4个海域开展了波形重跟踪试验。试验表明,在4个海域,Brown-Hayne模型法获得的波形重跟踪结果相比较于阈值法、OCOG算法与法国空间局(CNES)公布结果最为一致,相互较差的标准差约2 cm左右。50%阈值算法获得的波形重跟踪结果相比较于其它阈值精度更优,与CNES比较其标准差在3~6 cm,但存在4~10 cm的系统偏差。OCOG算法获得的结果存在较大误差,但其结果可作为Brown-Hayne模型解算的初始值。当卫星地面轨迹靠近大陆时,波形重跟踪获得的海面高改正量会较宽阔海域增大,其中南海区域的海面高改正量最大,可达1 m,其原因可能是卫星地面轨迹经过了西沙群岛,雷达回波波形受到了一定的影响。     

Comparison of buoy and altimeter-derived shelf currents using an optimal operator

We compare in situ current measurements with remotely sensed surface currents from satellite altimetry calculated using a novel operator to estimate geostrophic currents with minimum noise. Buoys from the Texas Automated Buoy System measured currents in the shallow waters of the Louisiana/Texas shelf. The optimally derived currents from TOPEX/Poseidon and Jason-1 are shown to be highly correlated even in this shallow water environment.     

Comparison of SARAL and Jason-1/2 altimetry-derived geoids for geophysical exploration over the Indian offshore

Satellite with ARgos and ALtika (SARAL) altimeter includes the ALTIKA payload, a 35.75 GHz Ka band radar altimeter. High pulse repetition frequency of SARAL (4 KHz) satellite provides better along-track information. Jason-1/2 data have been extensively utilized as a follow-up of TOPEX/Poseidon altimeter data for its accurate measurements of the sea surface heights, particularly for geodetic mission of Jason-1. In this study, we have compared SARAL and Jason-1/2 altimetry-derived classical and residual geoids over the Indian offshore using Rapp’s, EGM96 and EGM08 gravity model coefficients, which are of interest for better understanding of geological and structural evolution/interpretation. SARAL and Jason-1/2 data have also been used over the two prominent geological features over the Indian offshore, namely the Bombay High in the western offshore and the 85°E Ridge in the Bay of Bengal. The SARAL altimetry-derived geoids could delineate these major geological/structural features with distinct residual geoidal lows.