卫星高度计

摘要： 南大洋(约40°S以南海域)的海浪情况比较复杂,有必要对其进行系统的海浪特征分析。本文基于2000—2018年多源高度计有效波高融合数据产品,结合厄尔尼诺指数与风场数据,对南大洋海域海浪时空分布与变化特征、海浪与海面风场以及全球气候变化的相关性等进行了分析研究。结果表明,南大洋海浪波高在1 a内的变化趋势为冬季高,夏季低;19 a来海浪波高有轻微增加的趋势;19 a来麦哲伦海峡西侧海浪波高变化显著,且其变化情况与厄尔尼诺指数有一定相关性;南大洋海域夏季海浪波高与风速的相关性大于冬季。

摘要： 利用中国沿岸验潮站GNSS和邻近地区陆态网络GNSS基准站观测数据,结合卫星高度计和验潮站海平面观测数据分析了中国沿海验潮站及其邻近地区陆地垂直运动特征。中国沿海海平面观测以及验潮站和陆态网GNSS基准站观测结果显示,中国沿海省区市及沿海验潮站陆地垂直运动总体表现为:辽宁至江苏沿海上升、上海至福建泉州沿海沉降、福建厦门至广西沿海升降交替的格局,局部滨海平原地区如华北平原天津南部、河北平原的沧县则表现出显著的沉降特征。验潮站陆地的抬升与沉降是沿海相对海平面变化的重要组成部分,准确掌握验潮站及其邻近区域的陆地垂直运动特征,可为沿海相对海平面变化分析、海平面变化影响评估以及未来海平面上升预测提供依据。

摘要： 潮汐变化研究对于沿海地区海洋工程、洪涝灾害预防和海洋资源开发利用等各方面都有着非常重要的意义。之前的潮汐变化研究主要基于多年逐时验潮站观测,而验潮站数据无论是站点的个数还是站点的位置,都存在很大的局限性,这对我们研究海盆尺度的潮汐变化规律形成了一定程度的阻碍。前人基于25年的T/P-Jason卫星高度计数据发现南海中央深海海盆主要分潮振幅存在异常大的趋势,这是由于中尺度海洋运动对潮汐调和分析干扰导致的虚假结果。本文首次使用了XTRACK软件处理过的长达27年的T/P-Jason卫星高度计观测来研究整个南海的主要分潮振幅的长期趋势。经过X-TRACK处理后的卫星观测数据在整个南海的准确性和完整性都有了显著的提升。同时,我们使用了权重最小二乘法来消除长周期采样导致的潮汐混淆的影响。我们发现在南海大部分海域,4大主要分潮的振幅都存在显著的变化趋势。振幅和迟角变化的极值主要分布在吕宋海峡西部、马六甲海峡和台湾海峡等水深和岸线变化剧烈的近海海域,振幅最大的上升趋势可达2.75 mm/a,振幅最大的下降趋势可达-2.16 mm/a。南海主要分潮振幅的长期趋势与河流径流以及人类活动密切相关。

摘要： 基于AVISO卫星高度计、验潮站数据,利用最小二乘、集合经验模态分解(EEMD)、差分自回归移动平均模型(ARIMA)等方法,在研究1993—2019年南海海平面时空变化特征的基础上,对沿岸海域SLA的变化周期和趋势及El Nino和La Nina时期南海SLA时空变化进行了研究.结果表明:1)27年间海平面变化空间分布存在不均匀性;2)沿海海平面有半年、年际周期信号,其中年际周期与整个南海的规律略有不同;中国香港、越南、菲律宾沿海的SLA上升速率分别是3.41,2.71,3.17 mm/a;未来5年内,越南、中国香港沿岸海平面将分别上升2.56,2.11 cm,菲律宾沿岸海平面将下降3.47 cm;3)受El Nino和La Nina事件的影响,南海SLA呈现多次上升、下降的变化趋势;4)南海海平面对于El Nino和La Nina事件的响应存在空间上的差异,民都洛海峡以南海域对这些事件最为敏感,该海域在El Nino期间负异常显著,低于多年平均12.00 cm左右,在La Nina期间,正异常显著,高于多年平均8.00 cm左右.

摘要： 本文基于长度为18.61年(1992-10-03～2011-04-29)的TOPEX/Poseidon,Jason-1及Jason-2卫星高度计沿轨数据,选择全球海域48943个计算点进行调和分析,提取了四大分潮(M2,S2,K1,O1)的潮汐调和常数.与分布在不同水深下的162个验潮站分析结果对比,四大分潮的矢量均方根误差在水深超过200 m时分别为5.28,4.17,2.41和1.17 cm,表明分析结果真实可信.同时,全球潮汐模式T PXO9.1输出结果也佐证了卫星高度计数据所得同潮图的准确性.在此基础上探究了在18.61年跨度上全球海洋的潮汐特征的变化,对该18.61年中最初2.97年(1992-10-03～1995-09-18)和最末2.97年(2008-05-13～2011-04-29)的资料调和分析并对比M 2分潮的结果,发现全球大部分海域振幅和迟角变化不大;振幅变化在中国近海可达10 cm,迟角变化大多分布在无潮点附近,日本海周边海域及泰国湾北侧则有30°左右的变化.

摘要： 潮汐变化研究对于海洋工程、沿海地区洪涝灾害预防、海上交通等各个方面都有着重要的意义.由于验潮站都集中在近海,所以之前潮汐变化研究主要集中在近海海域.相比之下,深海地区由于长期高频水位观测的缺乏导致相关的潮汐变化研究非常少.基于近海验潮站数据和深海卫星高度计数据,本文首次用非平稳潮汐调和分析工具包S_TIDE提取了南海4大主要分潮(M2、S2、K1、O1)振幅的长期趋势.研究发现在南海大部分地区,4大主要分潮的振幅都是比较稳定的,不存在显著的上升趋势或下降趋势.在南海少部分地区4大主要分潮的振幅存在显著的趋势,最大的上升趋势可达2.91 mm/a,最大的下降趋势可达3.50 mm/a.该海域潮汐的长期趋势可能与内潮海表面信号的变化有关.卫星观测到的潮汐既包含正压潮,也包含内潮海表面信号.南海作为全球内潮活动最活跃的海域之一,其内潮海表面信号是非常显著的.而内潮对海洋层化的变化是非常敏感的,海洋层化的变化会影响内潮的生成、传播和耗散以及内潮在海表的显示,最终引起该海域潮汐振幅的长期趋势.

摘要： 随着技术的进步和数据处理方法的完善,经过修正的卫星高度计数据已获得普遍认可.但在南大洋缺少波浪现场数据,卫星高度计在极端恶劣气候条件下获得数据的准确度仍受到一定程度的质疑.中国于2020年第36次南极考察中,在南大洋布放了一套感应耦合漂流浮标,可提供可靠的南大洋现场波浪数据.本文利用该漂流浮标2020年1月27日至9月29日共246天的有效波高数据与7颗卫星的高度计资料进行对比,研究了空间窗口的选取对卫星高度计与浮标数据比较的影响.选定了30 min、160 km的时空窗口,对两种波高数据进行了对比,两者具有较高的一致性,但存在一定的差异.最终得出了经过其他海域现场波浪数据修正的卫星高度计资料,不一定能准确刻画南大洋有效波高特征,需要更多的现场资料进行再次修正的结论.

摘要： 采用经验正交分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)分析方法对印尼贯穿流出流海域卫星测高海面高度异常资料进行了分析,分析结果显示研究海域海面高度异常存在多时间尺度变化特征.1993—2013年期间,研究海域海面高度异常场存在明显的升高趋势,其升高速率为0.6 cm/a;研究海域海面高度异常存在显著的年际变化,其与Ni?o3.4指数的相关系数超前滞后相关最大可达0.65,且厄尔尼诺年偏高,拉尼娜年偏低;海面高度异常年周期变化显著海域主要受印尼贯穿流、印度洋南赤道流和Eastern Gyral Current(EGC)季节变化的影响,半年周期变化则对应于爪哇沿岸流与南赤道流共同作用下形成的涡旋的半年周期变化;另外,研究海域海面高度异常还存在显著的季节内变化特征.

摘要： 针对复杂海洋中尺度现象模拟仿真的技术难题,利用区域海洋环流模式ROMS,通过模式的网格构建、地形处理以及模式的初始场和强迫场处理技术,构建出一套涡分辨率南海区域海洋环流模式.通过模式模拟结果与卫星遥感实测资料等对比,发现该模式能够较好地模拟出南海涡旋及其引发的海温异常等海洋中小尺度过程,说明该模式可作为研究复杂海洋中尺度现象影响海军武器装备效能的环境数值仿真手段.

摘要： 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.

摘要： 回顾了高度计卫星的发展和卫星高度计资料对海洋中尺度涡研究的促进,分析梳理了近十余年关于中尺度涡的空间分布特征和海面物理特征的研究进展,讨论了中尺度涡在海洋过程中的重要作用及目前卫星高度计数据的研究局限.

摘要： 本研究利用反距离加权法、克里金插值法和逐步订正法对同一时期的多颗卫星高度计有效波高数据进行融合，得到了比较理想的结果。同时分析了影响融合结果的因素，结果表明：(1)受冬季季风的影响，整个研究海域的平均波高较大，其中渤海的波高最低，黄海、东海次之，南海最大。(2)当高度计数据在研究海域分布很密集的时候，不同的方法对结果的影响不大；(3)不管网格分辨率大小，选取范围大约为2．5°×2．5°内的数据参加平滑滤波能够得到较为准确的结果；(4)至少需要三颗卫星才能比较准确地表现出海面真实波高的分布状况，两颗卫星会导致一些重要细节的丢失。

摘要： 本文在给定验潮站附近卫星轨迹上挑选一参考点,根据卫星测高资料内插出该点的海面变化序列,并计算出相同时刻验潮站海面高度序列,从而计算出卫星高度计的时间平均的系统偏差以及该偏差的精度.

摘要： 本文着重介绍卫星高度计资料、潮汐反演方法及中国海域的应用.

摘要： 本文基于卫星高度计和散射计反演得到的海洋表层流场资料(Ocean Surface Currents Analyses-Realtime,OSCAR),研究了南海表层海流的季节变化特征.结果分析表明,在南海北部、中部和南海海域的表层海流的表现出明显的逐季节变化特征,4个季节的表层海流的极值分布亦存在明显的季节变化特征,且表现出明显的冬强夏弱的季节性特点.南海不同海域的表层海流流速及其μ/υ分量呈现明显的季节变化和年际变化特点.表层海流的流向玫瑰图表明,在不同季节南海不同海域的表层海流流向亦有较为明显的季节变化特点.

摘要： 卫星高度计测高产品是海洋动力学研究的一种常用资料.从南海为例,从海面高度异常的气候态、海面高度异常的年际变化和地转流算法等三个方面,探讨了AVISO新版卫星高度计资料的几点重要改进对南海海洋动力学研究的影响.研究表明新版测高资料对于南海重要海洋现象和海面高度异常的年际变化的刻画效果要优于旧版资料.分析结果对于构建南海海平面变化的预测模型和分析南海中尺度涡的时空变化规律都具有一定的参考价值.

摘要： 利用浮标实测数据与T/P高度计数据的时空配准数据,对谱模型反演高度计风速算法与MCW算法进行了比较,指出波龄因子对高度计风速反演存在重大影响。与目前高度计业务化算法相比,考虑波龄因子影响后,根据谱模型反演获得的风速与中国近海浮标风速之间均方根误差和平均偏差更小。

摘要： 定标是卫星传感器业务化运行的基础性工作.本文总结了高度计定标场国内外发展现状,分析了高度计定标场的主要方法,对高度计定标场建设提出了建议.研究成果对于我国高度计定标场建设具有较好的参考坐标.

摘要： 定标是卫星传感器业务化运行的基础性工作.本文总结了高度计定标场国内外发展现状,分析了高度计定标场的主要方法,对高度计定标场建设提出了建议.研究成果对于我国高度计定标场建设具有较好的参考坐标.

摘要： 定标是卫星传感器业务化运行的基础性工作.本文总结了高度计定标场国内外发展现状,分析了高度计定标场的主要方法,对高度计定标场建设提出了建议.研究成果对于我国高度计定标场建设具有较好的参考坐标.

摘要： 本发明公开了一种惯导/气压高度计/GPS组合导航系统中气压高度计校正方法，属于组合导航系统高度测量技术领域。该方法首先建立气压高度计高度误差模型，包括原理误差、漂移误差和风扰动误差；根据从当地气象站获取的当地海平面大气数据和当前高度值校正原理误差；根据从风速仪获取的风速数据校正风扰动误差；利用GPS作为辅助设备提供高度信息，通过改进后的卡尔曼滤波器校正漂移误差，即引入一个调节因子，根据GPS的VDOP值和可见卫星数目来动态调整卡尔曼滤波器的量测噪声方差阵。本发明能够实现对气压高度计测量误差的跟踪和补偿，从而改善气压高度计辅助惯性导航高度通道中高度定位的精度，适合于工程应用。

摘要： 本发明的实施例提供了一种卫星雷达高度计海浪有效波高的订正方法及相关装置，涉及海洋探测领域。该方法包括：获取卫星雷达高度计数据；卫星雷达高度计数据包括海浪有效波高、后向散射系数和后向散射系数标准差；利用预先训练的雷达高度计数据订正模型对卫星雷达高度计数据进行订正，得到订正后的海浪有效波高；其中，雷达高度计数据订正模型是利用历史海浪有效波高、历史后向散射系数、历史后向散射系数标准差和历史浮标观测海浪有效波高进行训练得到的。本申请实施例的有益效果包括：能够对卫星雷达高度计数据进行订正，提高卫星雷达高度计数据中海浪有效波高的精度，从而有效提升卫星雷达高度计数据的应用价值。

摘要： 本发明公开了一种惯导/气压高度计/GPS组合导航系统中气压高度计校正方法，属于组合导航系统高度测量技术领域。该方法首先建立气压高度计高度误差模型，包括原理误差、漂移误差和风扰动误差；根据从当地气象站获取的当地海平面大气数据和当前高度值校正原理误差；根据从风速仪获取的风速数据校正风扰动误差；利用GPS作为辅助设备提供高度信息，通过改进后的卡尔曼滤波器校正漂移误差，即引入一个调节因子，根据GPS 的VDOP值和可见卫星数目来动态调整卡尔曼滤波器的量测噪声方差阵。本发明能够实现对气压高度计测量误差的跟踪和补偿，从而改善气压高度计辅助惯性导航高度通道中高度定位的精度，适合于工程应用。

摘要： 本发明涉及一种基于多源卫星雷达高度计资料有效波高融合方法及系统，包括：获取观测场有效波高数据和背景场有效波高数据；根据观测场有效波高数据和背景场有效波高数据分别计算观测场方差和背景场方差；根据预设影响半径和经纬度距离计算观测算子，经纬度距离为背景场有效波高网格点的经纬度与高度计观测位置的经纬度之间的距离；根据背景场有效波高数据和观测算子计算投射有效波高；观测场有效波高数据、背景场有效波高数据、观测场方差、背景场方差、观测算子和投射有效波高计算融合有效波高。本发明将观测场有效波高数据和背景场有效波高数据通过变分融合的方法进行有效波高分析场的构建，提高了融合有效波高场精度。

摘要： 本发明公开了一种基于卫星高度计反演海底地形的方法，包括：根据卫星测高数据，获取大地水准面信息和垂线偏差信息；根据海洋重力异常测量数据、观测海域的卫星测高数据，以及所述大地水准面信息和垂线偏差信息，构建基于神经网络的海洋重力异常模型；通过所述海洋重力异常模型，获取相应海域的海洋重力异常数据；将所述海洋重力异常数据、相应海域的平均水深、最大水深、地壳和海水的密度差异数据作为输入数据，构建基于深度神经网络的海底地形反演模型；通过所述海底地形反演模型，提取输入数据中的海底地形相关特征，反演相应海域的海底地形。解决海底地形反演的空间分辨率较低与最优密度差异常数确定困难的问题。

摘要： 本发明公开了一种用于卫星高度计定标的多天线组合浮标系统，属于导航技术领域，用于海上卫星高度计的定标，包括浮标、GNSS接收机、INS传感器和四个GNSS天线；所述浮标包括浮标标体、电力供应系统、防水防潮系统和数据处理中心，浮标的定位包括RTK和PPP两种方式，所述INS传感器测定并输出浮标高频的位置、速度和姿态信息，所述GNSS四天线提供浮标高精度的姿态信息用于倾斜改正；当测高卫星经过浮标正上方时，通过卫星测高和精确测定的浮标高，对卫星高度计进行标定。

摘要： 本发明公开了一种用于卫星高度计的定标检验系统，属于导航技术领域，浮标包括标体、IMU设备、电力系统和数据中心，浮标结合INS设备提供浮标高精度的姿态信息，经过姿态校正后得到高精度的海面高度数据；压力计包括活塞系统、砝码和底座，压力计通过长期布放得到的长时间序列海底压力数据，进行海面高度相对变化观测；验潮仪坐落在岸边，对浮标和压力计设备观测精度进行测定；当设有高度计的卫星经过浮标正上方时，通过卫星和浮标观测的海面高度，对海面绝对高度进行定标检验；当设有高度计的卫星重复经过压力计正上方时，通过卫星观测的海面高度和压力计长时间序列的观测数据，对海面相对高度进行定标检验。

摘要： 本发明属于卫星海洋遥感技术领域，尤其涉及卫星高度计在轨测距精度判断方法、系统、介质及设备。该方法包括：步骤1，构建卫星高度计测距精度的待判定样本集；步骤2，对所述待判定样本集进行预处理，得到第一样本集；步骤3，对所述第一样本集进行沿轨差分处理，得到第二样本集；步骤4，对所述第二样本集进行残余误差剔除处理，得到第三样本集；步骤5，对所述第三样本集进行标准差计算，根据计算结果判断所述卫星高度计在轨测距精度。通过本发明既能够避免样本时间长度过短导致的过拟合问题；也能避免出现欠拟合问题，从而保证对卫星高度计在轨测距精度的判断准确客观。

摘要： 本发明公开绝对海面高程测量系统、测量方法及卫星高度计定标系统，涉及绝对海面高程测量技术领域，其中，绝对海面高程测量系统包括安装支架、GNSS天线和高度测量机构，GNSS天线和高度测量机构均安装于安装支架上，安装支架用于安装于安装平台上；安装完成后，高度测量机构的中心线与待测海面垂直，高度测量机构用于测量其安装平面与待测海面之间的垂直高度；GNSS天线位于高度测量机构的上方，且高度测量机构的测量中心与GNSS天线的参考点中心位于同一垂线上，该垂线与待测海面垂直。本发明能减小安全隐患，还能够减小风浪对GNSS天线数据质量的影响，保证测量质量。

摘要： 本发明公开一种新的多源卫星高度计融合方法，包括基于二维变分的最优算法，采用对角矩阵和相关系数阵将背景误差协方差矩阵B＝ΣCΣ进行分解，利用高斯函数估计和构造背景误差相关性，通过最小二乘法拟合高斯分布，得到的背景误差相关系数尺度，采用多时次的卫星高度计观测密度确定融合时长，将观测资料融合得到融合产品；本发明以二维变分法为融合基础，考虑同轨观测的演变误差，依据高度计观测密度选取背景误差协方差相关系数尺度，构建更为合理的背景误差相关系数表示函数，考虑不同区域的背景误差相关系数尺度的变化，且使用前一日的融合场作为背景场，在融合产品中更多地保留了小尺度信号，显著提高融合产品的有效分辨率。