海洋测量交叉点误差分析(一):交叉点误差的确定

海洋测量中的交叉点误差反应了测量的误差信息,交叉点误差分析是海洋测量数据处理的重要环节。首先对可能引起交叉点误差的误差源进行了分析,然后讨论了从交叉点误差分析中可能提取的信息,最后对数据连续化过程中交叉点的定位与交叉点误差的确定进行详细分析。研究发现在进行数据连续化以定位交叉点的过程中,交叉点处测量值的误差特性将不同于原始测量值的误差特性,而且不同交叉点误差之间可能存在相关性。导出了交叉点误差方差以及不同交叉点误差间协方差的公式,从而能够求得交叉点误差向量的方差协方差矩阵,该矩阵在后续的平差处理中具有重要作用。     

利用卫星测高资料确定全球海洋重力场

详细描述了卫星测高数据的平滑处理、高斯低通滤波、交叉点剩余垂线偏差计算、网格化方法以及根据逆的威宁·曼尼兹公式利用 1DFFT技术反演海域重力异常的解算过程 ,介绍一种确定正常轨道地面轨迹交叉点位置的简便方法 ,导出了海面地形对垂线偏差影响的改正公式以及剩余网格垂线偏差模型值的计算公式。所确定的全球 82°S～ 82°N ,0°～ 36 0°海域 30′× 30′网格平均重力异常与船测平均重力异常比较表明 ,精度达到± 4 .1～± 4 .7毫伽。     

测高卫星径向摄动的空域表示

测高卫星径向轨道误差是影响测高数据精度的重要因素之一。通过在空域内分析径向误差的特性,可以更好地了解径向轨道误差的空间分布模式,鉴别各种平差方法的有效性,对径向轨道误差在交叉点平差时的可观测性有一个较为清晰而明确的认识。本文根据测高卫星轨道不同于一般卫星轨道的特点,导出了对于一般卫星轨道无法得出的保留至e~2的径向误差的空域表示公式,并分析了径向误差在交叉点平差中的可观测性,得出了一些有益的结论。     

HY-2A卫星海面高度数据质量评估

对HY-2A卫星雷达高度计数据进行筛选获取有效的观测点,利用HY-2A卫星第18~23周期数据和同时在轨的Jason-2数据进行交叉点选取,对两颗卫星在交叉点海面高度异常值的差值进行统计与分析,提出了基于交叉点差值统计特征的筛除HY-2A轨道数据方法,评估了HY-2A卫星雷达高度数据质量。结果显示,HY-2A卫星18~23周期阈值筛选去除的点个数占总海洋观测点约12%,HY-2A海面高度异常与Jason-2海面高度异常的标准偏差在7.0 cm,数据精度满足设计精度要求。     

海底地形测量成果的质量检核评估(一):交叉点不符值数列构建

分析了海底地形测量成果的多源异构和海量特性,指出合理构建交叉点不符值数列是开展数据质量评估及精化处理的关键。为避免格网法结果自身失真可能对评估造成的不确定性,充分准确挖掘交叉点不符值所隐含的粗差及系统性偏差等信息,提出应基于三角网构建海底地形曲面并计算全部水深交叉点不符值。结果表明,交叉点不符值数列构建结果具有唯一性,基于此可对海底地形成果可能隐含的误差作进一步探测并削弱。     

海底管线表面压力分布的理论分析

为了获取海底管线表面压力变化特征,基于固体边界层基本方程,利用摄动方法推导了管线表面压力分布解析式,并利用物理模型试验数据对理论公式进行了检验。经对公式系数做出适当调整,压力系数的计算公式能反映出边界层分离点前后的分布规律。     

海底沉积物孔隙度计算方法与声速反演的误差分析研究

研究海底沉积物孔隙度的测量误差,采用参数计算方法时,分析了基于不同物理量应用不同公式所得到的误差不同,通过运用误差传递理论,分别推导出3种孔隙度计算式基于单次测量和多次测量两个不同过程的误差公式,以此为基础定量分析孔隙度参数的误差,以不断提高孔隙度的精度;采用反演方法时,分析了基于正演经验公式解析结果存在的歧义性,应用南海海域实验数据拟合反演公式,并且运用Hamilton、Chen Minben的数据进行验证,得出反演公式的基本误差限,为反演的准确性提供一个定性分析的依据。     

基于Jason-2的Saral/AltiKa高度计全球统计评估与交叉定标

利用Jason-2同期观测的GDR数据对Saral/AltiKa观测的有效波高、后向散射系数、电离层延迟、对流层延迟等参数进行对比分析,发现各参数存在不同程度的差异,并在文中对差异原因进行了讨论分析。计算了Saral/AltiKa卫星升轨与降轨间的交叉点海面高差异,结果表明,其交叉点差值为(1.22±65.00)mm,与同期Jason-2的交叉点海面高差异(0.25±58.60)mm相当,同时计算Saral/AltiKa和Jason-2之间的交叉点海面高差异进行星间交叉定标,发现存在(-58.64±66.53)mm的交叉点不符值,研究结果与国外定标场的绝对定标结果一致。     

利用多代卫星测高数据计算中国近海及邻域重力异常

为提高海洋重力场数据的精度和空间分辨率,联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域(0°~42°N,100°~140°E)2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4 mgal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

利用多代卫星测高数据计算海洋重力场

联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域（0°~42°N,100°~140°E）2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4mGal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

海洋重力测量数据精度分析

海洋重力测量仪器工作环境的特殊性,决定了其测量数据精度分析与检测难以方便实现。在分析一般数据处理方法的基础上,研究了海洋重力测量精度分析的特点,采用一种以重复测线不符值、测线网交叉点不符值的标准差对海洋重力测量的内符合精度进行分析,并根据重复测线、交叉点内符合精度评估方法,通过对某型海洋重力测量仪器的多次航行试验,获取了该型仪器测量数据的部分精度数据,分析结果表明该方法可以全面衡量仪器性能。     

HY-2A测高数据对重力异常反演精度的影响分析

通过联合HY-2A、TP、Envisat卫星的高度计数据,分析HY-2A测高数据对中国南海重力异常影响。首先,将HY-2A和TP、Envisat数据进行对比,通过共线处理和交叉点平差前后的不符值RMS统计分析表明,HY-2A数据精度优于TP变轨后及Envisat数据精度;利用逆Venning-Meinesz公式分别计算中国南海海域(0°~23°N,103°E~120°E)15'×15'的重力异常,将反演结果与船测结果对比,HY-2A数据加入反演得到的重力异常精度在±6.13m Gal,其精度要优于没有HY-2A反演得到的结果,并分析反演重力异常与船测重力差值分布规律。结果表明,HY-2A数据对于提高海洋重力异常计算精度具有一定意义。     

月球扰动引力频谱特性及在恢复月球重力场的应用

利用谱分析方法,通过对月球外空间扰动引力频谱特性的分析研究,估计了其谱分量信息随高度的衰减特点及在不同频段的谱敏感度,得到了敏感各频段位系数与所需探测器轨道高度的关系,同时为联合不同数据求解月球重力场模型在改进解算方法和跟踪数据定权上提供了参考依据。     

波致应力的近似求解及其太平洋特征分析

基于波致应力计算中对海浪谱和波浪增长率公式的敏感性分析,选择适当的波致应力近似求解方法,计算和探讨了太平洋波致应力的时空分布特征。敏感性分析中,选择了4种常用的波浪增长率公式和3种经验解析海浪谱。推导了计算波致应力的单波公式,并将其与JONSWAP谱积分公式和Elfouhaily谱积分公式进行比较,同时使用了由风速和有效波高资料构造的Elfouhaily谱积分公式计算太平洋波致应力。结果表明:Belcher等(1993)的波浪增长率计算公式估算的波致应力与实验数据吻合度较好,同时适用ERA-interim数据;当波龄小于1.2时运用Elfouhaily谱积分公式更合适,当波龄大于1.2时运用单波公式更快速有效;太平洋的波致应力分布与风场之间存在明显的相关性;2009年1月、4月、7月和10月太平洋波致应力的季节性特征分析表明四个季节的西风带波致应力较其他地区都更强盛,而在时间变化上1月和10月为波致应力整体较为强盛的时期。     

地磁场模型在海洋磁测资料处理中的应用研究

地磁日变改正是海洋磁测资料处理过程中的一个重要环节。本文利用地磁场综合模型与IGRF模型联合计算了西太平洋某调查工区的地磁日变数据,对比分析了相同位置的海洋地磁日变站观测数据。使用两种不同类型的地磁日变数据,分别对该测区中15条测线进行了磁测数据处理,并对这些测线及其56个交叉点进行了误差分析。研究结果认为:①当用计算数据做海洋磁测的处理时,其交叉点内符合精度在调差前基本满足海洋地质规范的要求,在调差后完全符合海洋地质规范的要求,但使用计算数据的精度低于实测数据。②磁静时,计算日变曲线和实测日变曲线拟合程度高;磁扰时,两者幅值差异较大,磁扰越强相关系数越小。磁情指数K>4时的模型计算数据,建议谨慎使用或不使用。     

引入差比关系法分析西北太平洋TOPEX/POSEIDON卫星高度计测高数据

TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计数据信息中存在周期成分混淆问题.对其中的一类混淆引入差比关系方法对混淆的分潮进行分离.卫星轨道交叉点资料包括升轨和降轨资料,资料量比沿轨点资料多1倍,经分析发现:在已有为期6a多的观测资料时间序列中,在沿轨处混淆的分潮如K₁和SSA在交叉点处不再混淆,可以直接分离.因此首先对交叉点资料进行调和分析.然后由交叉点的分析结果得到分潮间的差比关系,处理到相近的沿轨点处,从而得到沿轨点的调和常数.用引入差比关系方法,对西北太平洋海区6a多的T/P卫星高度计资料进行了潮汐分析,并与沿岸及岛屿验潮站资料进行了比较,所得结果较满意.     

HY-2C卫星海面高度数据的质量分析

卫星海面高度数据对于监测全球海面高度具有重要的意义,所以卫星高度数据的定标和检验变得至关重要。海洋二号C（HY-2C）卫星是继海洋二号B卫星后的第二颗业务卫星,于2020年成功发射升空。然而,目前对HY-2C卫星高度计的数据质量了解甚少,所以对HY-2C卫星的海面高度数据进行质量分析具有重要的意义。本文以同期观测的HY-2B卫星和Jason-3卫星的地球物理数据（GDR）为参考,对HY-2C卫星遥感地球物理数据（SGDR）中的海面高度数据进行质量分析。结果显示,在星星交叉定标中使用3种常见的交叉定标插值方法对HY-2C卫星的海面高度异常数据进行自交叉点分析时,HY-2C卫星海面高度异常数据质量分析的结果不同。其中使用三次样条插值方法进行质量分析的结果最优,得到海平面高度异常差的平均值为0.03 cm,标准差为6.17 cm。此外,对HY-2C卫星和HY-2B卫星互交叉点海面高度异常差异的平均值为?0.47 cm,标准差为5.32 cm;HY-2C卫星SGDR与Jason-3卫星GDR的海面高度异常数据进行互交叉点分析,得到海平面高度异常差的平均值为?0.3 cm,标准差为5.32 cm,这些数据表明HY-2C卫星的测高精度与HY-2B卫星、Jason-3卫星一致。因此HY-2C高度计产品数据质量稳定,能满足海洋应用和科学研究的需要。     

海岸侵蚀的解析模式

作者根据一线理论和ＣＥＲＣ公式建立了海岸侵蚀的数理方程,给出了河流输沙减少和前滨采沙的五种解析模式及其解析解。模式透过自然海岸的复杂性,找出了海岸侵蚀的一些共性。解析解可以作为数值计算准确性和稳定性的基础。     

验后平差方法在Geosat/GM卫星测高数据处理中的应用

为了消除多代卫星测高数据之间的不协调性,利用两步处理法对Geosat/GM正常点海面高数据进行自交叉点平差及与T/P卫星测高数据联合平差,发现误差模型的系数计算出现异常,通过分析误差模型及正常点海面高数据的分布特征,找出了出现异常的原因,对计算方法进行改进后,大大提高了计算结果的稳定性和可靠性。     

HY-2卫星雷达高度计时标偏差估算

卫星雷达高度计是海洋遥感监测的重要传感器之一,测高系统和定轨系统是高度计重要的组成部分。若两系统使用不同的系统时钟,则获得的轨道高度和卫星测距值之间可能会存在一个时标偏差,该时标偏差会降低卫星雷达高度计的海面高度测量精度。针对HY-2卫星雷达高度计的时标偏差问题,本文分析了时标偏差对测高精度的影响,介绍了一种使用自交叉点数据估算时标偏差值的方法,并基于HY-2卫星雷达高度计第21个周期数据开展了时标偏差修正实验。时标偏差修正后HY-2自交叉点的海面高度差值(也称"不符值")分布收敛程度有了明显的提高,其RMS均方根值从24.7 cm减小到了7.0 cm,HY-2与Jason-2互交叉点的不符值的RMS也从16.6 cm减小到了7.3 cm。这表明本文介绍的时标偏差修正方法可有效地提高HY-2卫星雷达高度计的测高精度。