卫星测高

摘要： 海底地形影响着海洋自然灾害、资源开发以及军事国防.海底地形的探测手段由过去传统的船载声呐技术发展到依靠重力数据反演水深.国外从1980年代就开始利用船载和卫星测高数据开发全球水深模型,截至目前发布的水深模型空间分辨率达到15″.本文总结了声呐、激光测深雷达、卫星测高重力数据和遥感影像反演水深的研究现状,并分析每种测深手段的优缺点,介绍了五种水深模型代表产品ETOPO、DTU、GEBCO、SRTM、SIO topo系列的发展历程,并利用我国近海海域的船测水深数据对各系列的最新产品进行精度评估,结果表明近期发布的产品精度明显优于2009年发布的ETOPO1,SRTM15+V2.3的精度最高,其误差标准差为30.297 m,误差小于50 m的数据量占比87.2%.本文可为了解测深方法以及水深模型的发展过程提供参考.

摘要： 湖泊的水位数据作为评价湖泊变化的重要指标,对于研究区域水资源变化和生态环境状况具有重要意义。但绝大多数高原湖泊位于人烟稀少、自然条件恶劣的高海拔地区,往往难以获取基础观测数据。以卫星测高数据和遥感影像数据为基础,获得2008—2018年库赛湖水位和面积数据,并结合气象数据对水位变化原因进行分析。结果表明:库赛湖水位变化先后主要经历了缓慢上涨(2008—2011年)→急剧上涨(2011年)→趋于稳定(2013—2018年)3个阶段。2008—2011年是湖泊水位的缓慢上升期,气候暖湿化是主要原因;2011年由于上游卓乃湖发生溢流,水位短时间内急剧上涨;2012—2018年,在接收大量来水后库赛湖也发生外溢,与上下游湖泊串联成一体,水位开始趋于稳定。对水位数据和气象特征因子进行相关性分析,可见湖泊水位与气象因子的变化情况具有较好的相关性,初步分析认为区域降水量增加是库赛湖水位上涨的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放可能是次要原因。

摘要： 针对传统水位监测方法的弊端以及太湖水位变化监测的现实需求,基于Envisat和Cryosat-2测高数据,采用Morlet小波分析、Mann-Kendall检验法研究2002年6月~2018年12月近20a的水位以及周期变化,并应用实测数据进行精度验证,从气象因素和人为影响两方面分析其不同时间尺度的变化趋势以及原因.结果表明:Evnisat/RA2L2GDR数据和Cryosat-2/SIRAL L2GDR数据测量精度较高,与实测水位的季、年尺度相关系数分别为0.559和0.845,可以进行长时间序列水位变化的监测;多年来太湖平均水位1.379m,最高水位为2016年6月的2.252m,最低水位为2011年10月的0.832m,每年1~4月水位逐渐上涨,在6月前后达到峰值,此后开始下降,在年末出现轻微抬升,且太湖春季水位最高,夏季最低,极差0.041m;在太湖近20a的水位变化中存在10~20个月、15~30个月以及40~60个月3类尺度的周期变化规律,且40~60个月时间尺度的周期变化最为强烈;以2015年4月份为分界点,在此之前水位呈显著下降趋势,此后水位呈上升趋势,并且在2003年3月与2004年12月水位发生显著突变;21世纪前10a太湖水位主要受控于气象因素,此后人为干预的影响逐渐加剧,使其与自然状态呈现出不一样的规律.

摘要： 格陵兰冰盖是全球第二大冰盖,其消融情况对全球海平面上升的影响不可忽视。利用Cryosat-2卫星测高数据计算了2011—2017年间的格陵兰冰盖高程及体积变化趋势,对格陵兰冰盖各冰川流域系统的变化进行了详细分析,并与由ICESat激光测高数据获得的2003—2009年格陵兰冰盖变化趋势进行了对比。结果表明,格陵兰冰盖在2011—2017年间的平均高程变化为(-12.3±0.38)cm·a^(-1),体积变化速率为(-220.38±6.0)km^(3)·a^(-1),其主要消融区域位于冰盖边缘,且其消融速度较之2003—2009年间的情况有进一步增加的趋势。

摘要： 针对深海压力仪高质量精度评定的需求,研究了利用海洋测高卫星数据对此进行评估的方法。利用测高卫星对海面高高精度测量的特性,以测高卫星过顶深海压力仪所在海域为前提,给出了通过测高卫星数据评估深海压力仪相对测深精度的原理。使用Jason-3卫星151弧段前51周期的测量数据,对21419号DART测站所使用深海压力仪的测量精度进行了实例计算,分析了不同情况下该方法的适用性。计算结果表明,21419号DART测站采用的Paroscientific Digiquartz 410K型压力传感器在近6 km的深海布设时,其海深相对变化测量精度约为10.18 cm(1σ),该方法适用于深海压力仪的精度评定。

摘要： 以Jason-2和Jason-3编队飞行阶段观测数据为对象,研究了测高卫星之间关键参数值的一致性,分析了与载荷性能相关的湿对流层延迟改正(R_(wet))、电离层延迟改正(R_(iono))、海况偏差改正(R_(ssb))以及有效波高(H_(s))等4项参数值的异同。给出了双星测量点之间的匹配方法,统计了双星不同参数项差值(Jason-3-Jason-2)的均值与标准差,在23个周期的编队飞行阶段,双星之间ΔR_(ssb)、ΔR_(iono)、ΔH_(s)变化平稳,反映出相应载荷测量的稳定性,ΔR _(wet)在后9个周期大致稳定。两颗卫星之间电离层延迟存在约5.6 mm的均值系统差,在相关应用中应予以考虑。对于我国自主组网式测高卫星系统,本文分析过程能够应用于其载荷性能评估,一致性分析结果能够为星间载荷性能比较提供参考。

摘要： 海洋卫星测高在全球和区域大地水准面建模、全球海洋重力场反演、海底地形探测、海平面变化监测、构造板块运动研究等大地测量领域至关重要。本文概述了海洋微波测高卫星的简要发展历程,重点梳理了卫星测高在全球海洋重力场和全球海底地形建模方面取得的丰硕成果,对比分析了主流的海洋重力场和海底地形模型;介绍了合成孔径雷达高度计、Ka频段雷达高度计、合成孔径雷达干涉仪3种先进微波测高技术,并分析了其各自的优缺点,表明它们将在未来若干年呈并驱发展趋势;较为系统地阐述了海洋卫星测高的另一新型技术,即GNSS反射信号测量技术的研究动态,给出了GNSS-R(GNSS reflectometry)类(试验)卫星的发展脉络和发展前景。卫星测高的发展趋势之一是多颗测高卫星的组网观测,本文概括了曾经提出的和拟议中的若干组网测高计划,扼要介绍了由我国提出并正在实施的双星跟飞测高模式;最后指出了卫星测高发展的几个主要关注点,包括双星跟飞测高和SWOT(surface water ocean topography)任务的2维海面高(差)测量、卫星测高反演海底地形与高级地形激光高度计观测数据及遥感卫星图像的结合、星载GNSS-R厘米级海面高的载波相位测量、人工智能技术在卫星测高中的潜在应用等。

摘要： 揭示海平面变化成因有助于深入认识当前的全球气候变化,并做出积极应对。空间大地测量技术及海洋浮标观测极大地促进了对全球及区域海平面变化成因的研究,有效弥补了海洋模式对长期趋势估计不准确的缺点,有助于理解海平面长期趋势及年际变化的驱动因素。本文系统回顾了近20年关于海平面上升成因的研究进展,分析了陆地质量迁移不同成分对海平面上升的贡献。多源观测数据表明,海水质量增加贡献了2/3的海平面上升,其余1/3由海水热膨胀引起。由于气候变暖趋势没有减弱,陆地冰川消融和海水热膨胀均伴随加速度变化。这些研究成果不仅极大地提升了对当前海平面变化的认识,而且有助于约束对未来海平面上升的预测。最后,讨论了海平面变化成因研究中面临的困难与挑战:①在局部尺度上,使用观测数据尚不能完全揭示海平面长期趋势变化成因;②2016年后,全球平均海平面平衡方程的闭合差显著增大。

摘要： 理解全球海平面变化具有十分重要的意义,它间接反映了地球系统中气候性相关因素的变化。本文基于一组海平面指纹和比容经验正交函数,联合时变重力数据和卫星测高数据反演了2002年4月至2020年2月的全球海平面变化,将全球海平面变化分解成南极冰盖融化、格陵兰冰盖融化、陆地冰川融化、陆地水储量变化、冰川均衡调整和海水比容效应这6个分量的贡献。联合反演结果显示,全球平均比容海平面变化为1.08±0.05 mm/a,与相关文献的结果相吻合。研究发现,联合测高数据和时变重力数据的反演方法能够一定程度上减弱GRACE Follow-On卫星时期海水质量变化被低估的现象。本文利用联合反演的结果研究了区域海平面变化,在大部分近海区域反演效果较好,这表明该方法可用于区域海平面变化的研究。

摘要： 航天测绘是全球基础测绘的主要手段,包括卫星地形测量、卫星重力测量、卫星磁力测量、卫星测高、卫星海洋测量等。航天测绘工程的发展经历了“返回型测绘卫星”工程、“传输型测绘卫星”工程和部分“集成型测绘卫星”工程。首先梳理了国际卫星测量的发展历史和现状,阐述了我国航天测绘各个阶段所发挥的作用,并分析了存在的问题,最后对航天测绘的未来发展提出了思路。

摘要： 随着人造地球轨道卫星技术的发展,卫星测高技术已成为人类研究和认识海洋的重要手段,其中,由卫星测高数据间接推求海洋重力异常技术是对地球物理学研究的一个最大贡献.精密的平均海面测高模型是反演高质量重力数据的基础前提条件,单颗海洋卫星测高数据由于覆盖率、分辨率、采样率及精度水平原因,无法满足反演大区域海域重力数据的需求,近年来,国内外一些研究机构和学者一直开展多代卫星测高融合和相互校正技术研究,以期不断完善平均海面高模型以提高反演重力精度,本文介绍了国际上卫星测高重力研究领域领先的两大机构美国加州大学天体物理学院和英国Getech公司多卫星测高重力研究的最新进展成果.

摘要： 卫星测高和卫星重力是定量监测冰盖冰雪物质平衡的主要手段。Zwally,Wingham,Davis和Yang等利用卫星测高数据监测了两极冰盖高程变化;鄂栋臣、罗志才、杨元德和Chen等利用卫星重力GRACE数据监测了两极冰盖质量平衡状态。Ewert等和Lee等对两者联合比较分析。本文主要利用相同时间段的卫星测高和GRACE数据，分别获取南极冰盖物质平衡，然后进行相互对比，评估该时段南极冰盖物质平衡状态。

摘要： 研究分析了卫星测高技术的基本原理和发展现状,对卫星测高技术在海洋重力场、海底地形等方面的应用进行了总结归纳,最后对卫星测高存在的问题和发展趋势进行了分析.当前，卫星测高技术本身的发展方向相对比较清晰，卫星测高分辨率的提高主要依靠遥感传感器的改进，以及现有卫星测高任务的持续与未来测高任务的执行。在测高仪本身精度难以很快得到大幅度提高的情况下，卫星测高精度的提高将有赖于波形重构等数据处理算法的开发与改进。尤其在近海、湖泊等区域，卫星测高的精度受近岸或湖泊环境的影响明显降低。因此，可针对近岸和湖泊波形特征提出相应的新的波形重构方法，以最大可能地消除波形噪声对数据精度的影响。在这方面，国内学者做了相关的研究，但在今后工作中，该部分研究还需要进一步的加强和深人。另外，在近30多年间，多种海洋卫星测高计划得到不断实施，卫星测高数据以海量形式增加。而多种测高卫星项目的出现，也为地学、大地测量学和海洋学的研究提供了更加丰富的数据。对所有这些测高系统的综合和交叉运用，可以充分发挥各测高系统的优势。然而多种多代测高卫星数据的精度水平差距较大，有些还存在参考椭球和参考框架的差别，联合处理多种多代卫星测高数据必须考虑对各测高系统使用参考椭球和参考框架进行统一，即参考基准的统一，该项工作的开展还需得到进一步的重视和加强。

摘要： 卫星测高技术的出现,使得大面积,高密度的海洋测绘成为现实.文章以重力异常作为数据源反演了马里亚纳海沟部分海域海底地形.根据反演模型水深和检核点水深的均方差和相关系数,确定了最优密度差异常数为1.50g/cm3,并以最优密度差异常数进行试验分析.结果表明,研究海域内,重力地质法反演的海深模型精度优于直接格网化船测海深得到的模型,更优于ETOPO1海深模型.相较于ETOPO1海深模型,精度提高了22％左右.在船测点密集的海域,格网化船测海深模型对海底地形的反映比较详细;在船测点稀疏的海域,GGM模型对海底地形的呈现细致.

摘要： 卫星测高技术是目前获得全球海洋观测信息的主要手段之一,利用测高卫星获得的全球、近实时、全天候的数据在地球物理学和海洋学等相关学科应用广泛.通过对测高卫星发布的源数据进行重跟踪研究可以得到大量的有用信息.介绍了卫星波形的形成过程,同时对Brown模型的重跟踪算法进行了详细的推导.选择中国南海北纬16°到20°范围作为实验区域,根据最小二乘原理对1617个波形数据进行重跟踪计算,将得到的海面高结果与CNES公布的海面高进行较差比较时发现:(1)依据最小二乘算法解算Brown模型的功率值结果与实际观测值间的相关程度很高,相关系数均在0.93以上;(2)依据最小二乘算法获得的海面高与依据最大似然法求解的海面高差值结果最大为1.7175m,可能是因为最大似然法本身存在的计算误差导致了误差积累,最终反映在差值统计结果上.

摘要： 随着全球气候变暖,全球海水面正持续上升.海水面上升将造成海岸侵蚀、暴风浪增强以及沿岸生态环境破坏等灾害,已为共同关注的全球性重要问题之一.台湾位处于板块变动剧烈之海岛,四周海域海水面均呈现上升情况,相较世界其他大陆地区台湾受海水面上升影响更为严重,因此台湾周遭海域海水面变化值得深入研究.本研究利用验潮站与卫星测高数据,对于台湾附近海水面变化之季节讯号、线性趋势以及低频讯号进行综合分析,并且结合重力卫星GRACE观测数据与海洋实测温度和盐度数据,探讨海水面上升的主要原因,最后结合卫星测高计算之海水面变化、数值高程模型、全球卫星定位系统与精密水平测量得到地表垂直变动量、最大天文潮等因子模拟本世纪末(2100年)沿岸静态淹水情境.

摘要： 对传统的通过水位站点连续观测获取水位信息的方式需要耗费人力、物力和财力的问题,该文提出利用Cryosat-2测高数据对内陆湖泊湖面高变化进行监测,并研究了巢湖水位变化与气候的关系,得出巢湖湖面高季节性变化的规律;同时,与地面水位站实测水位数据进行比较,发现二者存在显著的线性相关性.结果表明,利用Cryosat-2测高数据对内陆湖泊湖面高变化进行监测具有一定的可行性.

摘要： 选取Belikov列推法来解算各个超高阶重力场模型参数,并保留至泰勒级数一阶项来计算模型高程异常,这样既能保证计算速度也能达到足够的精度,能够满足大区域高分辨率高程异常建模的需求.最后通过比较分别基于垂线偏差和重力异常求得的高程异常,得出基于垂线偏差求得高程异常精度高.

摘要： 选取Belikov列推法来解算各个超高阶重力场模型参数,并保留至泰勒级数一阶项来计算模型高程异常,这样既能保证计算速度也能达到足够的精度,能够满足大区域高分辨率高程异常建模的需求.最后通过比较分别基于垂线偏差和重力异常求得的高程异常,得出基于垂线偏差求得高程异常精度高.

摘要： 选取Belikov列推法来解算各个超高阶重力场模型参数,并保留至泰勒级数一阶项来计算模型高程异常,这样既能保证计算速度也能达到足够的精度,能够满足大区域高分辨率高程异常建模的需求.最后通过比较分别基于垂线偏差和重力异常求得的高程异常,得出基于垂线偏差求得高程异常精度高.

摘要： 本发明提供了一种卫星激光测高载荷外场检校测量方法，包括以下步骤：步骤1：试验第一阶段：101：选取检校测区；102：控制测量，提供位置信息，包括CGCS2000坐标和高程；步骤2：试验第二阶段：201：确定检校场地；202：测量放样；步骤3：试验第三阶段：301：激光探测器实地布设和靶标布设；302：激光探测器工作状态检查；303：激光探测器捕获状态检查；304：探测器亮灯点位坐标测量和特征点测量；305：设备整理回收。

摘要： 本发明公开了一种卫星测高重力数据与重力卫星数据融合方法，基本步骤为：将重力卫星数据采用插值的方式处理成为和卫星测高重力数据相同大小的数据矩阵；采用bior2.2小波对两种数据分别进行2层小波分解，得到一个低频系数分量和六个高频系数分量；提取卫星测高重力数据的低频系数分量作为融合数据的低频系数分量；分别将两种数据的两层高频系数分量进行加权融合，作为融合数据的高频系数分量；将融合数据的低频和高频系数分量采用bior2.2小波进行重构，得到重力融合数据。本发明提供的方法充分考虑卫星测高重力数据与重力卫星数据在频率域上的精度特点，通过开展数据融合提高海洋重力场的数据精度。

摘要： 一种基于最小距离法确定测高卫星轨迹交叉点位置的方法，包括如下步骤：①导入卫星测高数据；②利用最小纬度点分离上升轨道数据和下降轨道数据，调整弧段经度至‑180°‑360°之间；③初步判断交叉点是否存在；④利用最小距离法得到上升轨道和下降轨道的距离最近的两个点，并取这两个点前后各5个数据点，得到两个二维数组；⑤两个数组各取首尾两点连接得到一条直线，并求取这两天直线的交叉点附近的4个数据点；⑥利用线性插值得到准确交叉点的经纬度坐标及高程。该方法能够精确确定测高卫星轨道地面交叉点的位置，保证计算极区冰盖高程变化的稳定性，且适于研究多代卫星互交叉点的准确位置和高纬度地区。

摘要： 本发明提供了一种分布式InSAR卫星测高精度影响因素分析方法，包括：步骤1：建立分布式InSAR卫星目标定位方程，确定影响系统定位精度的误差源；步骤2：根据误差源推导InSAR卫星对目标定位的误差传递函数：步骤3：设定卫星参数：步骤4：根据设定的卫星参数和误差源对InSAR卫星目标定位的误差传递函数，计算误差源对InSAR卫星测高精度的影响程度：步骤5：进行固化计算，对卫星参数的变化进行响应；所述误差源包括：主星定位误差、主星测速误差、斜距测量误差、基线测量误差和干涉相位误差。本发明基于严格的理论模型进行计算并固化计算流程，与现有技术相比误差项目梳理更加全面，在卫星系统参数发生变化时可作出更快响应。

摘要： 本发明公开了一种基于卫星测高回波波形监测湖冰厚度的方法，包括以下步骤：步骤1：设置波形参数，根据Brown模型计算参考回波波形；步骤2：从所述参考回波波形中选取包含波形前缘的子波形；步骤3：对选取的所述子波形与测得的实际回波波形进行相关分析，确定实际回波波形的波形前缘；步骤4：在滤波平滑的基础上，从确定的所述波形前缘中提取出两个子波形；步骤5：设定阈值水平，采用阈值法计算两个子波形的波形前缘中心；步骤6：将两个子波形的波形前缘中心转换为湖冰厚度。本发明直接通过回波波形精确估算淡水湖泊湖冰厚度，且可运用连续多颗卫星测高数据，可获取淡水湖泊的湖冰厚度长期变化。

摘要： 本发明公开了一种卫星测高重力数据与重力卫星数据融合方法，基本步骤为：将重力卫星数据采用插值的方式处理成为和卫星测高重力数据相同大小的数据矩阵；采用bior2.2小波对两种数据分别进行2层小波分解，得到一个低频系数分量和六个高频系数分量；提取卫星测高重力数据的低频系数分量作为融合数据的低频系数分量；分别将两种数据的两层高频系数分量进行加权融合，作为融合数据的高频系数分量；将融合数据的低频和高频系数分量采用bior2.2小波进行重构，得到重力融合数据。本发明提供的方法充分考虑卫星测高重力数据与重力卫星数据在频率域上的精度特点，通过开展数据融合提高海洋重力场的数据精度。

摘要： 本发明涉及水资源遥感监测技术领域，提供了一种基于卫星测高数据计算和校准河湖水位的方法，包括：根据光学卫星影像区分水体部分与非水体部分，获取卫星过境轨道数据并选取若干初始测点，依据卫星测高原理判断并剔除成像异常的初始测点后保留剩余的为目标测点，设定目标测点的剔除判断标准，保留合规的目标测点为有效测点，计算本测次有效测点的卫星测高水位检验值和平均值，以该平均值作为本测次卫星观测水位，获取多测次的卫星观测水位时间序列和实测水位时间序列，将上述两个时间序列的平均偏差作为校准参数并通过优选校准参数，实现对河湖水位的计算和校准。本发明可有效解决非连续性水域计算和校准精度无法保证的问题。

摘要： 本发明提供了一种利用卫星测高数据反演海洋重力梯度的频率域方法，包括以下步骤：(1)根据测高卫星数据计算得到南北向垂线偏差和东西向垂线偏差；(2)利用测高卫星数据导出的垂线偏差可以求得径向扰动重力异常，其他方向扰动重力异常可利用南北向垂线偏差和东西向垂线偏差分别进行计算；(3)通过对求得的扰动重力异常进行傅里叶变换计算进而求得球坐标系下的各方向扰动重力梯度的傅里叶变换计算值；(4)通过扰动重力梯度的傅里叶变换计算值可以计算得到全张量重力梯度；本发明能够根据卫星测高数据计算出全张量重力梯度。

摘要： 本发明公开了一种使用卫星测高数据反演海底地形的方法及系统，属于海底地形反演领域。本发明方法包括：建立海洋重力异常模型，输出观测点的海洋重力异常信息；获取观测力点的海底探测数据，并以海底探测数据及观测点的海洋重力异常数据，作为训练数据，将训练数据输入至网络模型进行训练，获取地形地貌反演模型；获取待测观测点的卫星测高数据，并输入至海洋重力异常模型获取海洋重力异常数据，将获取到的海洋重力异常数据输入至地形地貌反演模型进行计算输出数据即为海底地形数据，通过海底地形数据，确定目标观测点的海底地形。本发明能够挖掘卫星测高数据和海底地形数据之间更多、复杂的关系。

摘要： 本发明公开了一种湖泊卫星雷达测高数据筛选的处理方法、装置及电子设备。其中，所述方法包括：从全球湖面的卫星雷达测高数据中获取随机样本数据；其中，随机样本数据所需的基础数据包括全球卫星测高数据和湖泊边界数据；基于预设的图形界面工具对随机样本数据进行处理，并展示随机样本数据对应的回波波形和多源辅助信息；其中，多源辅助信息包括多源脚印特征值及地理位置信息；根据回波波形和多源辅助信息对随机样本数据进行类别标记；利用已标记类型的随机样本数据进行机器学习模型训练，得到湖泊卫星雷达测高数据的自动分类模型。本发明解决了湖泊卫星雷达测高数据采样分类效率低的技术问题。