基于T/P和Jason-1高度计数据的渤黄东海潮汐信息提取

对19 a的TOPEX/POSEIDON（以下称T/P）和Jason-1卫星高度计测高数据进行调和分析,得到渤黄东海海域的8个主要分潮（M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1和 Q1）。提出一种将两类卫星高度计数据统一的方法,消除了因两类卫星高度计校正算法等不同所导致的相互之间的偏差。变轨后的 T/P与Jason-1卫星加密了高度计对潮汐观测的空间分布。通过对交叉点处升轨与降轨的潮汐调和分析结果进行比较,检验调和分析方法及高度计数据的可靠性；将基于高度计数据的调和分析结果与验潮站资料进行比较,以检验其正确性。4个主要分潮（M2、S2、K1、O1）振幅之差的均方根介于1.0-1.8 cm,迟角之差的均方根介于4.1°-7.8°。与已有研究结果相比,调和分析结果的精确性有所提高。在此基础上,综合变轨前后两类高度计测高数据的调和分析结果,给出并分析了渤黄东海4个主要分潮的同潮图。

基于有效波高和风速的Jason-1高度计海况偏差改正六参数模型

海况偏差(Sea State Bias,SSB)是卫星高度计测量海表面高度主要的误差源之一.本文采用Jason-1高度计Ku波段cycle060-cycle140的地球物理数据(GDR),基于泰勒展开公式对海况偏差构造以有效波高和风速为变量的32种参数模型.对测高数据进行编辑,根据海面高、有效波高和风速对所有模型参数进行求解,对求得的模型进行决定系数检验,获得最优的六参数模型.通过将六参数模型的海况偏差校正值与Jason-1高度计GDR数据的非参数模型海况偏差校正值相对比,计算两者互差的rms为1.47 cm,说明六参数模型的海况偏差估计值和非参数模型的海况偏差整体吻合度较好.利用交叉点处海面高不符值和验潮站数据分析六参数模型的海况偏差估计值改正后的海面高观测精度.六参数模型的海况偏差估计值可以将交叉点海面高不符值的rms降低0.001 m.在其他条件都相同的情况下,六参数模型得到的海况偏差估计值改正后的海面高与验潮站数据差值的标准差以及相关系数均略优于GDR中非参数模型的海况偏差改正的海面高与验潮站数据的差值.所以本文的海况偏差六参数模型可以提高雷达高度计的测高精度.

CE-1立体相机影像与激光高度计数据不一致性分析

直接利用CE-1激光高度计测高数据制作月球表面模型,分辨率、精度都较低。利用激光测高数据改善三线阵CCD数据立体定位精度是一种有效方法。通过计算立体影像外定向参数、激光脚印(footprint)月固坐标,基于物方空间到像方空间的快速反投影算法,分析研究立体影像与激光高度计数据不一致性,目的是为后续CE-1探月三线阵影像数据与激光测高数据联合平差处理提供相对基准控制。通过不一致性分析试验,得到一些有益的结论,这些分析结果有望在下一步联合平差处理中获得应用。

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,Jason-3有效波高参数数据质量明显优于Jason-2高度计。

由TOPEX/Poseidon和Jason-1/2探测的1993—2012中国海海平面时空变化

海平面变化是社会经济发展和科学研究的重要内容.利用1993年1月至2012年12月共20年的TOPEX/Poseidon、Jason-1和Jason-2卫星测高数据,研究中国海海平面的时空变化.首先通过三颗卫星伴飞阶段数据得到三颗卫星之间的逐点海面高系统偏差,进行逐点海面高改正,建立了20年的中国海海面高异常时间序列.分析了中国海海面高异常空间分布,给出了1月到12月月均平均海平面异常的空间变化规律.分析了中国海海面高异常的时变规律,分别给出了年、季度和月的海面上升速率.利用小波分析研究了中国海海面高异常周期变化规律,分别给出了渤海、黄海、东海和南海的海面高变化周期.讨论了ENSO对海面高异常的影响.

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。

基于JASON-1资料的南海海域海面风、浪场特征分析

南海海域地形复杂,风浪多变,由极端的水文气象条件引起的大风、巨浪等海况灾害频发,对航道运输、石油开发、海岸工程、军事活动等造成一定的影响。研究基于2002年1月15日至2012年2月15日共372周期的JASON-1GDR数据,采用克里金插值法分析南海海域海面风速和有效波高的时空分布特征和季节变化规律,运用核密度估计法提取大风和巨浪灾害的高发区域,为航道运输安全和海洋工程建设等提供参考。结果表明,南海海域年均海面风速和有效波高皆从东北向西南方向呈舌状高值区,并逐渐向外减小;季均海面风速和有效波高均呈现秋冬高、春夏低的变化规律;大风高发区多集中于南海东北部海域、台湾海峡和吕宋海峡附近;巨浪高发区则位于东沙群岛以南、中沙群岛以北、西沙群岛以东、菲律宾以西这一海域。

T/P,Jason-1测量风速及有效波高的验证与比较

选取与T/P(TOPEX/POSEIDON)卫星高度计同步的浮标资料以及月平均浮标资料对T/P卫星高度计测量结果进行验证,结果表明:选取较窄的空间窗口以及较长的资料序列,可以减小浮标测量结果和高度计测量结果之间的误差;在所选浮标海域,浮标测量获得的有效波高与T/P测得有效波高存在0.3m的系统误差。T/P卫星高度计和Jason-1卫星高度计测量结果的比较显示,由于受海浪成长状态和仪器噪声的影响,二者测量获得的标准化雷达后向散射截面在低风速时相差较大,在高风速时符合较好。T/P和Jason-1卫星高度计测量获得的有效波高和海面高度异常的均方根误差分别为0.21m和0.05m。

基于现场的卫星高度计定标技术研究

卫星高度计数据的广泛应用离不开准确的现场定标检验工作。在青岛千里岩海上试验的基础上,分别使用GNSS浮标法和潮汐法对Jason-2卫星高度计进行了定标。其结果显示:(1)GNSS浮标法使用高精度GNSS数据处理软件GAMIT/GLOBK及其Track模块,对GNSS浮标数据进行高精度处理,得到的高度计偏差为+195.7 mm,该方法可以消除大地水准面和潮位的影响,精度较高;(2)在潮汐法中,利用FVCOM海洋模式模拟了千里岩周边的潮位,并对比了GNSS浮标测得的潮位结果,二者的标准偏差达到了1.3 cm,满足高度计定标的要求,结合EGM2008计算的大地水准面和平均动力地形,得到的高度计偏差结果为+150.9±35.1 mm,该方法受限较多,精度较差。但两种方法最终得到的高度计偏差与国际其他定标场的结果相当。

利用星载GPS数据确定厘米级Jason-1卫星精密轨道

利用Jason-1卫星星载GPS实测数据,通过非差简化动力学定轨的方法,计算Jason-1卫星2003年1月3日至23日的轨道,并与JPL确定的GPS简化动力学轨道进行对比。结果表明,简化动力法使Jason-1卫星的径向定轨精度可优于±2.5 cm。

利用jason-1资料验证区域海气耦合模式模拟台风浪的有效性

本文基于中尺度大气模式MM5、区域海洋模式POM及第三代海浪模式WW3建立了综合考虑海气间动力、热力相互作用的区域海气耦合模式系统。利用耦合模式模拟中国南海的两次典型的台风过程,并利用jason-1卫星高度计资料验证耦合模式模拟台风浪的有效性。结果表明:耦合模式能够较好地模拟南海台风的移动和强度,但模拟台风系统略偏弱,耦合模式对正常路径台风的模拟效果优于转向型台风;耦合模式能够模拟出南海台风过程中海浪场的演变特征,模拟结果与jason实测值相关性较好,相对误差在可接受范围;区域海气耦合模式为台风等强天气过程中海洋、气象要素演变特征及海-气界面相互作用过程的研究开辟了一条有效途径。

Jason-1海洋地形卫星介绍

该文主要介绍了雷达高度计的工作原理、Jason-1卫星的仪器设备和运行轨道以及Jason-1卫星观测数据的应用情况。

基于Jason-1卫星测高数据提取海洋潮汐信息研究

为深入研究中国近海区域海洋潮汐活动,基于Jason-1约6年的卫星测高GDR数据,采用调和分析法提取了中国近海区域交叉点的潮汐信息,得到主要分潮的振幅分布图。将其与验潮站资料和FES2004全球海潮模型相比较,其分潮振幅差异基本在3cm以内,结果符合性较好。

Jason-3卫星海面高数据质量评估

本文利用Jason-3卫星第001-023周期地球物理数据GDR与同时在轨的Jason-2卫星第281-303周期的GDR数据进行分析。通过对两颗卫星数据进行数据筛选、地球物理参数对比分析、交叉点海面高不符值分析和沿轨海平面异常分析的操作,评估了Jason-3卫星数据质量。结果显示Jason-2和Jason-3的地球物理参数值分布曲线形态和日均变化趋势特征一致;Jason-3的交叉点均值为-0.1595 cm,标准差为4.989 cm,同期的Jason-2交叉点SSH差异为-0.079 cm,标准差为4.979 cm;未加入改正的Jason-3和Jason-2两条海平面异常差异曲线相似度很强且标准差均值都为10.64 cm,充分表明验证校准阶段Jason-3的测高精度达到精度要求,满足海洋科学研究和应用的要求。

CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差

CE-1三线阵立体相机和激光高度计主要用于获取月球形貌信息。CE-1沿轨运动过程中,可同时获取高分辨率的三线阵扫描影像和高精度的激光测高数据。在分析立体影像与激光高度计数据不一致性的基础上,为提高定位精度,将激光测距数据引入三线阵立体影像光束法平差处理。本文提出一种改进的外定向参数模型,采用3阶Lagrange多项式模型(LPM)建立外定向线元素内插模型,采用四元数球面线性内插建立外定向角元素模型,并根据改进模型建立激光高度计数据与影像数据的联合平差数学模型。试验表明,本文立体相机和激光高度计数据联合平差模型是有效的。

基于嫦娥1号月球撞击坑深度的初步探究

基于嫦娥1号月球影像数据、激光高度计探测数据及月表DEM数据,本文对描述月球撞击坑的重要几何特征直径和深度的相关性和深度提取方法进行了研究,并使用六位数十级分类法对月球撞击坑深度进行了定义、定性和定量化表示,为再现月球史发挥作用。

JASON-2卫星高度计波高数据同化对中国渤黄海海浪数值预报影响研究

利用原国家海洋局北海分局浮标所测有效波高数据对Jason-2卫星高度计所测有效波高数据进行验证,采用50km空间窗和0.5h时间窗,得到219个时空配准点。对配准结果进行统计分析表明,Jason-2卫星高度计测得有效波高与浮标测量结果存在-0.277m的偏差,均方根误差为0.372m。利用最小二乘回归(OLR)对Jason-2有效波高数据进行校正可使其均方根误差下降至0.247m,减少34.5%。基于第三代海浪模式WAVEWATCH III对Jason-2有效波高数据进行最优插值同化试验,其中背景误差相关函数取为指数形式,相关距离尺度选为500km。与浮标观测数据比较表明,同化后模式有效波高均方根误差比未同化时减少11.56%,能够有效地改善模式精度。以此为初始场进行为期3d的数值预报实验。与未同化实验相比,卫星高度计有效波高数据同化对模式0~72 h预报有不同程度的改善,改善程度随预报时间的增加而降低。

基于多源卫星数据的高邮湖长时序水位变化监测

湖泊水位是湖泊变化的重要指标之一,监测湖泊水位变化能够为水资源合理开发利用和流域水资源调度提供依据。以高邮湖为研究对象,基于T/P卫星和Jason-1/2/3卫星测高数据构建1993~2021年间水位序列,并采用M-K突变检验、滑动t检验等方法,结合气象及社会统计数据讨论高邮湖水位变化特征及影响因素。结果表明:综合利用T/P、Jason-1/2/3系列卫星可以实现高邮湖水位长时序监测,精度在0.22 m左右;综合长时序数据发现,高邮湖水位突变起始点在1997年,2003年年均水位达到峰值,其多年年内水位高峰期在7~10月,年内总体呈单峰分布。