Arcsecond-level pointing calibration for ICESat laser altimetry of ice sheets

 Arcsecond-level accuracy of NASA's ICESat (Ice, Cloud, and land Elevation Satellite) satellite laser altimeter beam pointing angle is required to satisfy the scientific goal of detecting centimeter-level elevation changes, over time, in the Greenland and Antarctic ice sheets. Two different approaches, termed “topographic inferred” and “direct detection”, were examined for calibrating the laser pointing angle (that is, detecting and removing pointing determination bias) at the 1.5-arcsec level, using information independent of the onboard pointing instrumentation. Both approaches entail estimating the beam pointing by differencing the three-dimensional position of the altimeter instrument and the laser-beam spot (or “footprint”) location on the ground. Analytical assessments of the two approaches are discussed, along with recommendations for the ICESat pointing determination calibration strategy. Received: 28 April 2000 / Accepted: 6 November 2000     

基于验潮站资料的HY-2A测高数据质量评定

验潮站资料为评定卫星测高海面高度观测值的精度提供了有效途径。基于数据编辑准则筛选出HY-2A数据,通过引入NCEP实时大气压模型,解决了HY-2A卫星任务后期测高数据产品中部分干对流层延迟项和大气逆压校正项不可用的问题。在此基础上,将HY-2A海面高观测值与验潮站数据进行时空匹配,在选取的9个站点上进行了相关系数和标准差计算。结果表明,两者相关系数平均约为0.676 9,最优可达0.898 7,平均标准差为0.089 5 m。整体验证结果表明,HY-2A卫星测高数据质量符合设计指标,达到预期水平,为海洋重力场反演等应用研究提供了新的可靠数据源。     

机载GNSS反射信号海面测高模型的研究

相对于岸基GNSS-R技术,机载GNSS-R优势在于其空间分辨率高、监测范围广,可对特定区域范围进行高分辨率监测,兼具了灵活的高度和方位调节的同时保障了更高的数据质量。本文主要研究了机载GNSS-R测高模型,依据岸基GNSS-R码测高原理,针对大气延迟、天线距离等进行修正,优化机载测高模型,同时采用DTU10全球海面平均高度及潮汐模型验证机载GNSS-R测高模型的精度。通过分析2011年11月11日,CSIC-IEEC在芬兰波罗的海的GNSS-R机载数据,针对不同仰角下的实验数据进行反演,成功地实现了亚米级机载海面高度反演,得出仰角大小会对测高结果精度产生较大影响的结论,定性分析了仰角大小所引起的误差范围。本文的结果证明了机载GNSS-R的海面测高的可行性。     

联合卫星测高、GRACE与温盐数据分析红海海平面变化季节性特征

本文利用卫星测高、GRACE与温盐数据监测2003-2014年红海海平面变化,并分析了蒸发降水以及亚丁湾-红海质量交换对红海质量变化的影响。红海地区单一的温盐数据存在覆盖不全或质量不佳的问题,综合CORA、SODA与ORAS4温盐数据估算结果得到平均比容海平面变化,以改善比容信号的精度。针对GRACE数据处理过程中截断与空间平滑滤波引起的泄漏误差,提出改进尺度因子纠正泄漏误差,利用卫星测高数据进行模拟实验验证了改进尺度因子的有效性。利用传统尺度因子和改进尺度因子反演的红海质量变化周年振幅分别为16.1±1.3 cm和20.5±1.7 cm,利用卫星测高和温盐数据估算的质量变化周年振幅为20.2±1.0 cm,表明改进尺度因子可有效减小泄漏误差的影响,改善GRACE模型反演红海质量变化的精度。卫星测高、GRACE卫星重力数据以及平均温盐数据具有较好的一致性,联合GRACE和温盐数据估算的红海综合海平面变化周年振幅为16.6±1.7 cm,与卫星测高估算的总海平面变化周年振幅(16.2±0.9 cm)基本一致,表明多源数据可构成完整的红海海平面监测手段。相比于降水-蒸发作用,红海质量变化受红海与亚丁湾的海水质量交换的影响更为显著,其主导了红海质量的季节性变化。     

利用CryoSat-2卫星测高资料确定北极海冰干舷高

卫星测高技术的发展使得大空间尺度探测海冰成为可能,海冰干舷高是反演海冰厚度的关键参量,获取精确的海冰干舷高对海冰探测及了解全球气候变化均具有重要的作用。本文基于近3年获取的CryoSat-2卫星SAR模式测高资料,在60°N—88°N纬度带内的北极海域通过设定阈值筛选可用的观测数据,并在此基础上计算2015—2017年间月平均海冰干舷高,最后通过IceBridge航飞数据的时空匹配验证了本文获取的干舷高计算结果是可靠的。     

南中国海TOPEX/POSEIDON轨迹交叉点测高数据的潮汐调和分析

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／ＰＯ－ＳＥＩＤＯＮ海面重复轨迹交叉点测高数据计算南中国海１２个分潮（Ｓａ,Ｓｓａ,Ｍｍ,Ｍｆ,Ｑ１,Ｏ１,Ｐ１,Ｋ１,Ｎ２,Ｍ２,Ｓ２,Ｋ２）的调和常数;用不同方法验证了计算结果的精度,分析表明,分潮的振幅精度和潮高精度已达到±２ｃｍ,四个较大分潮（Ｏ１,Ｐ１,Ｋ１,Ｍ２）的迟角误差不超过±７°。其中Ｏ１,Ｋ１,和Ｍ２与验潮站实测值的最大偏差小于７°;给出了最大的全日和半日分潮（Ｋ１,Ｍ２）的潮波图。     

Forecasting sea level anomalies from TOPEX/Poseidon and Jason-1 satellite altimetry

This paper aims at the prediction of both global mean sea level anomalies (SLAs) and gridded SLA data in the east equatorial Pacific obtained from TOPEX/Poseidon and Jason-1 altimetric measurements. The first prediction technique (denoted as LS) is based on the extrapolation of a polynomial-harmonic deterministic least-squares model describing a linear trend, annual and semi-annual oscillations. The second prediction method (denoted as LS + AR) is a combination of the extrapolation of a polynomial-harmonic model with the autoregressive forecast of LS residuals. In the case of forecasting global mean SLA data, both techniques allow one to compute the predictions of comparable accuracy (root mean square error for 1-month in the future is of 0.5 cm). In the case of predicting gridded SLA data, the LS + AR prediction method gains significantly better prediction accuracy than the accuracy obtained by the LS technique during El Niño 1997/1998, La Niña 1998/1999 and during normal conditions.     

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多源数据推求的西太平洋区域海面动力地形比较分析

简述利用空间大地测量观测数据和海洋水文数据推求海面动力地形的方法。基于EGM96重力场模型和卫星重力恢复的重力场模型GL04C,联合卫星测高平均海面高模型分别推算西太平洋海域的平均海面动力地形,并与根据海洋水文数据推算之结果进行比较分析。结果表明:卫星重力场模型GL04C更好地表现了海面地形的细节特征。卫星重力和卫星测高的联合应用将成为确定海面动力地形的有效途径之一。     

机载激光扫描测高数据滤波

机载激光扫描测高数据的滤波和分类是获取高精度数字高程模型的关键,也是国际上目前研究的重点和难点之一。本文详细研究了机载激光扫描测高数据滤波的方法,对现有各种滤波算法进行了综合评价,指出了现有方法的不足,在此基础上首次将"移动曲面拟合预测"滤波算法用于机载激光扫描测高数据滤波处理。试验结果表明该算法自适应性强,计算速度快,滤波效果好。通过对不同测区的数据进行实验,给出了滤波前后的对比结果。