卫星高度计定标现状

定标是卫星高度计数据精度的重要保障,随着高度计卫星HY-2A的发射及后续卫星组网规划,中国将获取长时间序列的自主高度计观测资料,定标对数据精度和长期一致性的重要性日益凸显。总结了卫星高度计定标常用技术方法的国内外研究进展和现状,阐述了中国自主海上定标场的建设和应用情况,重点对青岛千里岩定标场的大地基准测量、地壳沉降监测及HY-2A等多颗卫星高度计的定标结果进行总结分析,并对规划建设中的珠海万山海上综合定标场和中国沿海定标场网做了介绍。此外利用GNSS水汽反演技术对星载微波辐射计观测的大气湿延迟开展了精度检核实验,得到了Jason-2卫星2010年—2016年微波辐射计大气湿延迟观测精度,证明了利用中国沿海GNSS连续运行站标定星载微波辐射计大气湿延迟的可行性,对于充分了解和认识卫星高度计定标的研究现状和发展趋势有一定的借鉴和指导意义。     

GNSS浮标海面高测量中海浪的影响分析

以骑浪式浮标为对象,研究了海浪对于GNSS浮标测量海面高的影响。以单向规则波的形态简化模拟了海浪以及GNSS浮标随海浪的运动过程。在某固定海况条件下,比较了浮标天线参考点高不同时海面高测量误差;在浮标天线参考点高固定的条件下,比较了不同海况时海面高测量误差;给出了GNSS浮标在卫星高度计定标应用中的建议。结果表明:浮标测量海面高误差与天线参考点高成正比,海浪周期越长、波高越小时,测量误差越小;天线参考点高为5 cm,海浪振幅为1 m、周期为7 s、传播速度为5 m/s时,测量海面高平均比实际海面高低0.4 mm;相同浮标在小于3~4级的海况条件下,由海浪引起的海面高测量偏差约在1 mm以内,对于卫星高度计定标工作而言,该误差影响可以忽略。     

Jason-2近海海面高的最优高斯低通滤波半径选择

使用测高卫星Jason-2传感器地球物理数据记录（sensor geophysical data record,SGDR）的近海海面高观测数据,基于最大似然估计4参数法,对波形数据进行重跟踪。考虑到星下点沿轨方向前后相邻海面高观测值中高频改正信号具有相关性的特征,提出了确定海面高的最优高斯低通滤波半径选择的技术方法,即对星下点沿轨方向观测值进行差分计算,形成差分数据序列,根据序列的相关系数性来确定滤波半径。对于SGDR数据,若对其进行低通滤波,建议滤波半径选为2 km,既可抑制沿轨海面高数据的高频误差,又可保证该数据没有被过度平滑。研究成果可为充分利用卫星测高数据建立高精度近海海面高模型提供参考,进而促进高精度陆海无缝垂直基准的技术体系建设。     

双星串飞编队卫星测高模式下高度计相对定标

提出了一种新型双星串飞编队卫星测高模式下高度计之间的相对定标方法,给出了计算高度计相对偏差的完整公式;采用Jason-2卫星数据,对相对偏差计算公式中的各误差项进行了功率谱分析以及差分序列的统计分析;以厘米级定标精度为前提,简化了相对偏差计算公式并进行了误差预估。结果表明,相对偏差中各误差项均呈现低频特性,相对偏差误差主要与两颗卫星的相对径向轨道误差、测距误差、海况偏差及两星下比较点间的水准面高差相关,单次飞行高度计之间相对偏差的精度约为1.99cm。     

基于低通滤波的GPS/INS组合导航模型研究

惯导系统中惯性元件误差是影响惯性导航及组合导航精度的重要因素。本文首先分析了INS加速度计及陀螺仪在不同方向上的原始观测数据误差源及其相关作用,并给出低通滤波及GPS/INS(Global Positioning System/Inertial Navi-gation System)组合导航模型。在此基础上,提出采用低通滤波器消除INS原始数据中的高频随机误差,提高GPS/INS组合导航精度的技术路线。模拟INS的线速度及角加速度原始观测数据,对本文模型进行INS自主导航测试,导航精度得到明显提高。进一步采用实测数据进行组合导航分析,滤波前后计算的位置误差比较可以看出滤波后的导航解要优于滤波前,X、Y、Z三个方向上导航精度分别提高了15.1%、28.3%、28.1%。在残差最大值的比较上,三个方向上都有所减小,说明本文模型可有效提高导航精度。     

基于卫星高度计的冰川物质平衡测量

2003~2009年全球冰川物质平衡量大约为-259 Gt·a~(-1)±28 Gt·a~(-1),冰川高程变化和物质平衡研究一直是冰川研究的重要方面。简要介绍了目前主要用于冰川高程变化研究的卫星高度计数据和冰川高程变化和物质平衡研究的主要方法。不同学者对全球各个主要冰川的物质平衡计算结果显示,全球冰川基本上都是负的物质平衡。随着卫星遥感技术的不断发展,卫星高度计将获得精度更高的全球高程数据,为冰川高程变化和物质平衡提供更多的数据支持。     

验潮站和深海压力仪用于卫星高度计性能评估的可行性分析

在传统卫星高度计定标途径之外,探索了远海孤岛验潮站和深海压力仪分别用于卫星高度计性能评估的可行性。采用Harvest石油平台验潮站、1890000号验潮站和21419号深海压力仪,计算了Jason-3测量海面高偏差以及Jason-2、Jason-3海面高之间的相对偏差。由3种设备得到的Jason-3海面高偏差序列的标准差分别为3.98、2.87、8.61 cm,Jason-2、Jason-3海面高之间的相对偏差(Jason-3—Jason-2)分别为-3.62±2.17、-2.58±1.97、-2.60±1.30 cm,与国外定标站计算结果相比较,结果表明:Jason-3海面高相比于Jason-2海面高低约3.0 cm;选用的深海压力仪适合用于Jason-2、Jason-3之间海面高相对偏差的计算,但不适用于单颗卫星的定标或性能评估;远海孤岛验潮站适用于两者。     

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.     

利用GPS测量检核ICESAT卫星激光测高数据精度

将ICESAT测高数据与动态GPS数据进行了比较,对于沿卫星地面轨迹上的点,采用直线内插求定GPS点的高程,与GPS大地高的最小差异为0.76 m;对于偏离卫星地面轨迹的点,分别按与GPS点经、纬度差异小于5″、10″、20″的原则选取卫星地面轨迹上的点,比较了算术平均等3种方法内插GPS高程的效果,与大地高之差在2 m以内。选取ICESAT卫星激光测高地面轨迹与GPS动态轨迹交叉位置附近的点,分别用ICESAT测高数据与GPS数据进行内插,GPS点与ICESAT地面轨迹上的内插点的经度之差最小为0.000 03°,高程之差最小为0.381 m。在卫星地面轨迹附近选取点位进行静态GPS测量,比较了ICESAT与GPS观测结果之间的差异,分析了不同内插方法对结果的影响,在高山地区,最小高程差为0.103 m,最大差为27.475 m。     

GPS浮标法在海上地物测绘中的应用研究

在近景摄影测量中,需要若干个像控点解算像片的外方位元素。由于海上条件的特殊性,一些地物无法到达或在地物上找不到特征点,因此很难对海上地物进行GPS像控点测量。提出一种在海上放置GPS浮标作为像控点的方法,并结合海上动态试验,验证该方法的可行性。     

有限元法逼近高程异常曲面的应用研究

GPS水准的纯几何方法在逼近高程异常曲面时,由于没有顾及到似大地水准面的物理特性,因此其拟合结果往往不稳定.试图从地壳均衡理论出发,构造数学物理模型并采用有限元法来逼近高程异常曲面.     

用T／P测高数据确定中国海域及其邻海的海面高及海面地形

描述了利用Ｔ／Ｐ卫星测高数据确定中国海域及其邻海的海面地形。处理了Ｔ／Ｐ５９～８２周（Ｃｙｃｌｅ）１９９４年第８３ｄ～３１１ｄ的数据，将５９～８２周数据分成两部分分别估计海面高，并分析了海面高变化。结果与Ｂａｓｉｃ和Ｒａｐｐ１９９２年确定的海面高作了比较。利用Ｓｈｅｐａｒｄ曲面拟合方法给出了３０′×３０′平均海面高结果，分别以ＯＳＵ９１和ＷＤＭ９４地球重力场模型作为参考重力场，计算了相应的３０′×３０′平均海面地形。     

基于多源测高卫星的日本海域平均海面高模型建立

平均海面模型是研究海图基准及海平面化的重要参考.经过数据预处理、重复周期观测数据共线平差、非重复周期观测数据海面时变校正、多种卫星测高数据联合交叉点平差、海面高格网化等几个环节,利用1993—2012年近20年的测高数据,建立日本海域(30° ～45°N、130° ～145°E)2′ ×2′网格分辨率的平均海平面模型(...     

T/P卫星测高数据确定海面地形的方法研究及应用

介绍T/P卫星测高的基本原理及通过卫星测高数据确定海面地形的方法,列举出用T/P测高数据确定中国海域及其邻域的海面地形的应用例子,得出有关中国近海及邻域海面地形情况的结论.     

高程约束法在GPS导航中的应用

介绍一种采用高程信息辅助GPS接收机定位的方法,提高了在信号受遮挡时GPS系统定位精度与导航成功率,并通过试验数据进行了验证。     

多项式法在GPS高程异常拟合中的应用

使用多项式法对某区域高程异常插值计算,通过对不同参数的实验分析,得到了该区域的最优插值结果的参数;提出了多项式法与反距离加权平均法的综合计算模型,插值计算结果精度比传统多项式法提高了一个数量级。     

GPS高程拟合方法在风场测量中的应用

在风力发电场场址测量中,GPS定位测量技术可以得到高精度的平面位置和大地高差,但在实际应用中,地面点的高程常采用的是正常高高程系统,因此,需将GPS大地高转换成正常高。针对面积较大或地形变化比较复杂的GPS测区,灵活运用GPS高程拟合的方法和GPS水准方法进行施测,可以提高拟合精度,并通过实测数据,验证了该方法的有效性。     

GPS系统硬件延迟修正方法的探讨

介绍GPS系统硬件延迟偏差及对TEC的影响，给出一种计算GPS系统硬件延迟偏差的方法，并结合实例，对该方法进行了探讨。