联合多种测高数据确定中国边缘海及全球海域的垂线偏差

联合多种测高资料,基于EIGEN_CG01C重力场模型,采用沿轨迹加权最小二乘方法确定了中国边缘海和全球海域格网垂线偏差(IGG2006_DOV),中国海域整体精度优于1.2″,满足了反演高分辨率、高精度海洋重力场对测高垂线偏差的精度要求。在南海海域,基于测高垂线偏差解算的重力异常与船测重力进行了外部检核,精度达到7.75 mGal。     

联合多代测高数据建立中国海域重力异常模型

本文联合T/P数据、T/P新轨道数据、ERS数据、GFO数据、GeosatGM数据和ERS-1/168数据,用测高卫星记录点的位置信息直接计算沿轨大地水准面的方向导数,结合测线轨迹方向的方位角在交叉点处推求垂线偏差,然后利用逆Vening-Meinesz公式计算了中国近海(0o～41oN,105o～132oN)2′×2′格网分辨率的海域重力异常模型。将其与CLS_SHOW99重力异常模型比较,统计结果表示与该模型差异的RMS为8.15mgal,在剔除差值大于20mgal的点(剔除3.3%)以后,RMS为4.72mgal;与某海区船测重力异常比较的RMS为8.91mgal。     

卫星测高的垂线偏差格网化方法研究

针对卫星测高技术反演海洋重力场需要解算格网垂线偏差,不同的格网化方法影响垂线偏差的解算精度与空间分辨率的问题,结合Shepard格网化方法与沿轨最小二乘方法的优势提出了一种新的格网化方法,即基于Shepard 权函数的沿轨最小二乘方法.采用CryoSat-2卫星约7年的数据,选取中国黄海和南海及其周边海域作为研究区域,分别利用基于交叉点的Shepard法、距离加权沿轨最小二乘法和基于Shepard权函数的沿轨最小二乘法解算1'×1'格网的垂线偏差.将不同方法得到的结果与EGM2008模型的垂线偏差进行比较,利用本文提出的方法解算的1'×1'格网垂线偏差精度最高.研究表明,在基于Shepard权函数的沿轨最小二乘方法在垂线偏差格网化中是可靠的,且该方法可获得高精度结果.     

联合多代卫星测高数据建立高分辨率浙江近海垂线偏差模型

联合多代卫星测高数据,研究共线平均理论,在时域上削弱测高数据短波误差影响。基于EGM2008重力场模型及DTU10海面地形模型,采用沿轨迹加权最小二乘方法,确定浙江近海2.5′×2.5′分辨率格网点垂线偏差子午分量ξ和卯酉分量η,将所得计算结果与EGM96、EGM2008、ITG-Grace2010s模型值进行比较。结果表明:浙江近海垂线偏差模型与EGM2008模型的精度较为相近,在子午圈及卯酉圈上的RMS分别为±0.15320″、±0.63061″。     

基于Laplace方程的垂线偏差法反演全球海域重力异常

海洋重力场模型反演的质量主要依赖于采用测高数据的精度、空间分辨率和数据分布密集程度。本文联合Geosat GM/ERM、ERS-1 GM/ERM、TOPEX/Poseidon、Envisat、Cryosat-2、Jason-1 ERM/GM和SARAL/AltiKa等多种测高观测数据集,深入比较了多种波形重跟踪算法的效果,回波数据重跟踪处理后的沿轨海面高标准差。统计表明,Sandwell算法优于MLE-4算法、Davis阈值法、改进阈值法和β参数拟合法;基于不同测高数据波形重采样的结果给出了沿轨海面梯度计算中低通滤波的参数选择方法,并采用Sandwell提出的垂线偏差法,反演了全球海域1′×1′的重力场模型。检核表明,反演结果与DTU13和SIO V23.1模型检核的差值均方根分别为3.4、1.8 mGal,与NGDC船测数据的检核精度为4～8 mGal,且本文模型在部分典型海区内精度更优。     

ENVISAT测高卫星沿轨大地水准面梯度的海洋垂线偏差法研究

研究了利用沿轨大地水准面梯度数据计算海洋垂线偏差的最小二乘法,首先对ENVISAT测高数据进行各项地球物理改正得到近似测高大地水准面,然后计算沿轨大地水准面的梯度,接着用最小二乘法计算格网垂线偏差东西分量和南北分量的平均值。最后,用该方法计算了南中国海区域及其邻近海域(4°N～25°N,104°E～120°E)的5′×5′垂线偏差南北分量和东西分量,其精度优于7″,并与EGM96模型计算的垂线偏差值进行了比较,证明了该方法的有效性。     

中国西太平洋海域1′×1′垂线偏差模型及精度评估

联合多种测高数据和重力异常数据,设计了观测点距离和测高精度融合的定权方法,采用最小二乘方法和Vening-Meinesz公式,分别构建了西太平洋海域(0°N—40°N,105°E—145°E)1′×1′网格化垂线偏差数字模型。选取两个不同特征区域,将垂线偏差的两个数字模型和EGM2008模型三者进行相互比较分析。结果表明:卯酉分量η的均方根差大于子午分量ξ的均方根差,海底地形复杂的南海特征区域的垂线偏差均方根差大于西太平洋中部的均方根差,构建的两个垂线偏差模型总体均方根差优于1.6″。     

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     

同步激光测高数据的垂线偏差解算与分析

针对传统的垂线偏差计算过程中东西分量与南北分量差异过大的问题,提出了利用新型ICESat-2海面高数据获取高精度东西分量的方法,选定南中国海域(0°～23°N、103°～120°E)作为试验区域,基于ICESat-2 ATL12海表面高度数据产品进行垂线偏差解算.与此同时,采用XGM2019e_ 2159模型检核,对比同时间序列长度的Jason-2解算结果,分析了ICESat-2多波束同步观测模式的垂线偏差解算优势.数值试验表明:ICESat-2获取的海面高观测值精度优于传统雷达测高模式,计算的沿轨垂线偏差精度与Ku波段测高模式相当.ICESat-2中间束强波束的垂线偏差解算精度优于两侧强波束,并且多波束组模式首次提供了跨轨方向的同步观测数据,解算的跨轨垂线偏差精度可靠,可以提升垂线偏差东西向分量的确定精度.     

High precision vertical deflection over China marginal sea and global sea derived from multi-satellite altimeter

On the basis of gravity field model (EIGEN_CG01C), together with multi-altimeter data, the improved deflection of the vertical gridded in 2′×2′ in China marginal sea and gridded in 5′×5′ in the global sea was determined by using the weighted method of along-track least squares, and the accuracy is better than 1.2″ in China marginal sea. As for the quality of the deflection of the vertical, it meets the challenge for the gravity field of high resolution and accuracy. It shows that, compared with the shipboard gravimetry in the sea, the accuracy of the gravity anomalies computed with the marine deflection of the vertical by inverse Vening-Meinesz formula is 7.75 m·s?2.     

根据多卫星高度计海面高数据推算南中国海及菲律宾海域重力异常

t Gravity anomalies on a2.5 ×2.5 arc-minute grid in a non-tidal system were derived over the South China and Philippine Seas from multi-satellite altimetry data. North and east components of deflections of the vertical were computed from altimeter-derived sea surface heights at crossover locations, and gridded onto a 2.5 × 2.5 arc-minute resolution grid. EGM96-derived components of deflections of the vertical and gravity anomalies gridded into 2.5 × 2.5 arc-minute resolutions were then used as reference global geopotential model quantities in a remove-restore procedure to implement the Inverse Vening Meinesz formula via the 1D-FFT technique to predict the gravity anomalies over the South China and Philippine Seas from the gridded altimeter-derived components of deflections of the vertical. Statistical comparisons between the altimeter-derived and the shipboard gravity anomalies showed that there is a root-mean-square agreement of 5.7 mgals between them.     

Determination of Geoid over South China Sea and Philippine Sea from Multi-satellite Altimetry Data

A new computational procedure for derivation of marine geoid on a 2.5′×2.5′grid in a non-tidal system over the South China Sea and the Philippine Sea from multi-satellite altimeter sea surface heights is discussed. Single-and dual-satellite crossovers were performed, and components of deflections of the vertical were determined at the crossover positions using Sand-well's computational theory, and gridded onto a 2.5′×2.5′resolution grid by employing the Shepard's interpolation procedure. 2.5′×2.5′grid of EGM96-derived components of deflections of the vertical and geoid heights were then used as reference global geopotential model quantities in a remove-restore procedure to implement the Molodensky-like formula via 1D-FFT technique to predict the geoid heights over the South China Sea and the Philippine Sea from the gridded altimeter-derived components of deflec-tions of the vertical. Statistical comparisons between the altimeter-and the EGM96- derived geoid heights showed that there was a root-mean-square agreement of ±0.35 m between them in a region of less tectonically active geological structures. However, over areas of tectonically active structures such as the Philippine trench, differences of about -19.9 m were obtained.     

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