高度计大气湿度校正的方法及其应用分析

大气中水汽造成的路径延迟的测量误差是目前卫星高度计存在误差的重要原因,这种误差对高度计数据的分析应用产生很大的影响.介绍了高度计大气湿度校正的2种方法,并对它们的结果做了比较.最后分析了大气湿度校正对高度计数据应用的影响.     

高度计卫星定轨精度对其测高数据在海洋应用中的影响

卫星测高术是７０年代发展起来的一项新技术，到目前为止国外已陆续发射了七颗载有高度计的卫星。高度计卫星定轨的精度对测高数据的应用有很大影响．本文概述了卫星高度计测高数据在海洋应用上的一些结果、影响轨道的因素、测轨方法和轨道精校正方法。最后根据现有卫星轨道校正数据得到卫星轨道误差与校正精度的关系式，据此分析了轨道计算误差对卫星高度计测高数据在海洋应用中的影响     

基于NCEP数据进行高度计湿对流层校正的探讨

为达到高度计几厘米测高精度,湿对流层校正范围为3~45 cm,精确计算湿对流层校正是至关重要的。本文利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)数据,采用模型法计算高度计湿对流层校正。计算结果与无线电探空仪计算结果比较,偏差为0.01 cm,均方根为2 cm;与Jason-1模型法湿对流层校正产品比较,偏差为0.2 cm,均方根为1.4 cm。因此,利用NCEP数据计算高度计湿对流层校正精度较高,能够满足高度计大气湿对流层校正精度要求。为高度计大气湿对流层校正的计算提供1种新方法。     

中国近岸海域高度计JASON-1测量数据的波形重构算法研究

卫星雷达高度计的测量数据目前已被广泛应用于各个领域,但高度计在近海的测量数据却一直不可用,一方面是因为高度计在近岸海域的回波波形测量受陆地回波的影响,另一方面是因为一些校正量对近海不准确,如大气湿对流层校正、海洋潮汐校正以及大气高频因数校正等。通过对高度计在近海测量的回波波形进行重构处理,可以缩短近海数据不可用的距离,提高数据的数量和质量。以我国海域及邻近海域(14°~45°N,105°~130°E)为研究区域,采用四种波形重构算法(海洋算法、重力中心偏离算法、冰层算法二和阈值算法)对JASON-1高度计1 a共31个周期的测量波形重新进行了计算,比较了轨道交叉点处升轨和降轨的海面高度异常值以及海面高度值与验潮站的实测水位,结果表明重力中心偏离法比其他三种算法更适合我国近海的测高波形重构:计算结果精度最高,有效数目最多。     

高度卫星定轨精度对其测高精度数据在海洋应用中的影响

卫星测高术是７０年代发展起来的一项新技术，到目前为止国外已陆续发射了七颗载有高度计的卫星，高度计卫星定轨的精度对测高数据的应用有很大影响，本文概述了卫星高度计测高数据在海洋应用上的一些结果、影响轨道的因素、测轨方法和轨道精校正方法，最后根据现有卫星轨道校正数据得到卫星轨道误差与校正精度的关系式，据此分析了轨道计算误差地卫星高度计测高数据在海洋应用中的影响。     

基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Ja...     

卫星高度计数据样本大小对潮汐信息提取的影响

对3颗高度计卫星TOPEX/POSEIDON(TP),Jason-1(J1),Jason-2(J2)自1992—2011年683个重复周期,共18.6年的数据进行分析,得到全球海洋潮汐调和常数,并重点分析了采用不同样本大小的卫星高度计数据对潮汐信息提取的准度和精度所带来的影响。研究结果表明,参与分析的卫星高度计数据观测样本数的增加可以降低其反演潮汐各分潮振幅时的误差。观测时间为18.6年的高度计数据调和分析所得的主要半日分潮与实测比较,其振幅差相比于利用10年数据的计算结果减小约0.5cm;但是由于忽略了卫星更替过程所带来的观测时间差来进行调和分析,将会对计算分析过程中产生的迟角误差造成影响,主要全日分潮的迟角误差增加约2°,而半日潮迟角误差的改变则比较小。本文进一步用理想化实验解释了造成这种迟角计算误差变化的原因,比较了轨道交叉点上,由卫星在升轨和降轨2个轨道上各自的观测数据计算得到的调和常数,发现随着参与分析的高度计观测样本数的增加,调和分析计算潮汐调和常数时的内符精度也会显著提高。利用18.6年数据比利用10年数据进行调和分析时,主要半日潮调和常数的精度提高了约7%。     

基于成像高度计数据的系统姿态误差估计

本文基于平台高度误差、基线倾角误差与海面测高误差之间的理论关系,结合成像高度计测量数据和最小二乘理论,提出了一种平台高度误差和基线倾角误差的估计方法,并对不同海况条件,通过仿真分析,评估海浪因素的影响。结果表明,该方法可有效估计成像高度计系统姿态误差。     

基于HY-2卫星高度计机载校飞数据的有效波高信息提取及初步分析

利用HY-2卫星雷达高度计校飞数据,开展了有效波高信息提取及精度比对研究。首先对其进行波形筛选、1s平均和去噪,然后基于Hayne海面回波模型进行波形拟合,提取出波高均方根并得到有效波高,并与浮标和同轨迹的Jason-1卫星高度计有效波高进行了比较。结果表明,本次校飞其高度计测波精度存在系统偏差,初步分析可能是其数据未经仪器校正等原因导致。     

高度计风速反演算法比较及波浪周期反演初探

利用浮标实测数据和TOPEX/Poseidon高度计资料的时空配准数据,对迄今为止已提出的有代表性的7种卫星高度计海面风速反演模式函数进行了分析比较,指出考虑波浪状态影响的解析算法在均方根误差和对称性方面的优越性,讨论了目前在波浪周期反演方面存在的问题以及可能的解决途径.     

基于浮标数据的卫星雷达高度计海浪波高数据评价与校正

卫星雷达高度计是海浪有效波高（significant wave height,SWH）观测的重要手段之一,本文利用时空匹配方法对T/P、Jason-1、Envisat、Jason-2、Cryosat-2和HY-2A共6颗卫星雷达高度计SWH数据与NDBC（National Data Buoy Center,NDBC）浮标SWH数据进行对比验证,并对雷达高度计SWH数据进行校正。全部卫星雷达高度计SWH数据时间跨度为1992年9月25日到2015年9月1日,对比验证NDBC浮标共53个,包括7个大洋浮标。精度评价发现除T/P外,各卫星雷达高度计SWH的RMSE都在0.4~0.5 m之间,经过校正后,RMSE都有显著下降,下降程度最大为13.82%;对于大洋浮标,评价结果RMSE在0.20~0.28 m之间,结果明显优于全部NDBC浮标的精度评价结果;HY-2A卫星雷达高度计SWH在经过校正后数据质量与国外其他5颗卫星雷达高度计SWH数据质量差异较小。     

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化

对Ｇｅｏｓａｔ高度计ＥＲＭ Ｔ２－ＧＤＲｓ共２．３ａ的海面高度数据进行了处理，研究区域为西北太产洋１０°￣４５℃Ｎ，１２０℃￣１６０°Ｅ，包括整个黑潮流系，时间段为１９８６年１１月至１９８９年３月，经过数据筛选，地球物理、环境因子校正及轨道误差较正后，用客观分析方法得到时空均匀的５０个时间序列的海面高度异常场，Ｇｅｏｓａｔ高度计的海面高度异常与验潮站实测水位高度符合较好，之证明处理结果是可信的，海     

Jason-2高度计电离层GIM误差分析及修正研究

基于Jason-2高度计2015年地球物理数据集(GDR)38个周期太平洋海域的全球电离层图(GIM)电离层校正值和双频校正值的数据,分不同季度和不同纬度区域比较二者的差异,结果表明:GIM值与双频校正值之间存在明显的差异,GIM校正值普遍高于双频校正值,说明GIM高估了电离层路径延迟,GIM校正值与双频校正值的差异与季节和纬度区间有关。用梯度下降法得到GIM值的修正方程,将修正方程应用于2016年Jason-2的全年数据,修正后的GIM值与双频校正值十分接近,在各年份中均具有良好的适用性。在单频高度计不能使用电离层双频校正算法的情况下,可以利用不同季度和不同纬度区域的修正方程对同等高度的高度计GIM值进行修正以达到双频校正值的精度水平。     

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化Ⅰ.海面高度异常及与验潮站实测数据的比较

对Ｇｅｏｓａｔ高度计ＥＲＭＴ２ＣＤＲｓ共２．３ａ的海面高度数据进行了处理，研究区域为西北太平洋１０°～４５°Ｎ、１２０°～１６０°Ｅ，包括整个黑潮流系，时间段为１９８６年１１月至１９８９年３月．经过数据筛选、地球物理、环境因子校正及轨道误差较正后，用客观分析方法得到时空均匀的５０个时间序列的海面高度异常场。Ｇｅｏｓａｔ高度计的海面高度异常与验潮站实测水位高度符合较好，这证明处理结果是可信的。海面高度异常值均方场表示黑潮变异的能量分布，它与黑潮的弯曲及地形有关。     

神舟四号高度计波形数据预处理和信息提取

神舟四号(SZ-4)高度计在国内首次提供了星载雷达高度计回波波形数据.本文中作者分析了SZ-4高度计回波波形的特点,完成波形数据的预处理,并在此基础上完成初步的信息提取.在数据预处理方面,通过SZ-4高度计水陆边界处波形的特点,提出了波形最大幅度控制的方法,筛选回波波形.在波形归一化处理过程中,发现SZ-4高度计波形中存在双峰现象,并指出第二个峰为异常波形区.在波形信息提取方面,利用波形重新跟踪得到的半功率点计算出SZ-4高度计高度跟踪补偿误差,并根据高度计天线指向角和回波波形下降沿斜率之间的关系,从波形后沿提取天线指向角信息.分析结果表明,SZ-4高度计天线指向比较平稳,而跟踪补偿由于变化较大,在计算海面高度时,应作为一项误差源被考虑到.     

波浪骑士数据在高度计有效波高检验中的再处理

以2011年10～11月南海现场试验得到的9次波浪骑士测量数据,进行波浪骑士再处理与默认计算结果比对。比对结果表明两者平均误差为0.16m,均方根误差为0.32m,分析产生误差的原因在于波浪骑士默认计算有效波高时间段的中心与卫星过境时间不统一和未进行数据质量控制。研究表明在卫星高度计有效波高产品检验中,波浪骑士测量的有效波高需要进行再处理,以达到减少卫星高度计有效波高检验误差的目的。     

HY-2A卫星雷达高度计数据的全球统计评价及质量分析

自HY-2A卫星发射以来,针对HY-2A卫星雷达高度计产品的交叉定标、真实性检验及质量评估工作一直在持续开展。本文主要以HY-2A卫星高度计第44周期的IGDR产品数据为例,通过使用全球分布图、二维直方图和每日均值统计的方法完成了与Jason-2IGDR产品的比对验证,同时对主要环境校正参数及地球物理产品的数据质量稳定性进行了分析,结果显示高度计产品数据质量较稳定,此外利用HY-2A卫星升降轨交叉点海面高度差、与Jason-2卫星交叉点海面高度差以及沿轨海平面异常数据分析的方法进行了HY-2A卫星高度计观测系统的性能评估,结果显示,HY-2A卫星海面高度精度约为7.48cm,精度接近Jason-2,能满足海洋应用与科学研究的需要。     

基于神经网络的卫星高度计海面风速反演算法

通过对TOPEX/Poseidon高度计资料与NDBC浮标实测数据进行时空匹配处理,得到同步数据集,利用人工神经网络方法试验得到海面风速反演算法,并与业务运行的M CW算法进行分析比较,指出考虑波浪状态影响因素的神经网络算法在均方根误差和对称性方面的优越性。研究表明利用神经网络方法反演海面风速是可行的。     

梳状高度计编队探测海洋涡旋仿真分析

单颗星下点高度计卫星可进行一维海面高度测量，但时空分辨率较低，对涡旋的探测能力不足。梳状高度计卫星编队可提升海面高度时空分辨率，增强对涡旋的识别探测能力。为定量分析高度计编队下的涡旋探测能力，本文在黑潮延伸体海域开展观测仿真实验，对海平面高度进行沿轨采样，经优化插值算法处理后得到逐天海面高度异常数据场并进行涡旋识别与统计分析。此外，本文还同步开展了单颗星下点高度计和成像高度计卫星涡旋探测仿真实验及对比分析。结果表明，梳状高度计卫星编队在涡旋数量、极性、半径及振幅等方面识别效果较好，与成像高度计探测结果相近。     

HY-2B卫星载荷联合观测海面阵风的一种反演方法

国内外对海上阵风的研究并不多,且大多集中在阵风预报和应用研究方面,对于海洋阵风数据的获取技术未见文献系统论述。本文利用HY-2B卫星雷达高度计观测的后向散射系数,结合校正微波辐射计观测的亮度温度信息,提出联合反演阵风风速的方法。两个遥感载荷联合反演得到的阵风风速与2019–2021年美国国家浮标数据中心（NDBC）浮标数据进行真实性检验,结果显示：阵风风速均方根误差（RMSE）为0.98 m/s,相关系数为0.82;基于本方法利用国外同类卫星Jason-3得到的阵风风速与2016–2018年NDBC浮标数据的RMSE为0.96 m/s,相关系数为0.88。本文在HY-2B卫星雷达高度计海面风速观测的基础上,纳入同一卫星平台校正微波辐射计的同步观测信息联合实现了海面阵风的观测,数据的比对结果证明文中方法具有较高的观测精度。同时,该方法对于具有相同观测体制的国内外卫星也适用。