卫星测高资料学习教案

卫星卫星(wixng)测高资料测高资料第一页，共38页。第1页/共38页第二页，共38页。1、提出卫星测高最早在1969年Williamstown召开的固体地球(dqi)和海洋物理大会上由美国大地测量学者考拉（W. M. Kaula）首次提出。它以卫星为载体，借助于空间技术电子和微波激光等高新技术 来量测全球海面高。第2页/共38页第三页，共38页。2、发展卫星测高最初目的：采用遥测的方法确定海面高。经过近40年发展，卫星测高在地球物理学、大地(dd)测量学和海洋学等领域得到广泛应用。全球海平面及其变化地球重力场海底地形海洋岩石圈海洋环流等卫星测高提取地球物理信息由ERS1 地形观测导出的南极洲冰流速度第3页/共38页第四页，共38页。第4页/共38页第五页，共38页。最早搭载有高度计的卫星 高度计S193发射时间：1973年5月14日轨道高度：435km轨道倾角：50脉冲宽度0.1ms分辨率：15m第一次得到因海底特征引起的海洋大地水准面观测值，奠定了卫星测高学的技术(jsh)基础第5页/共38页第六页，共38页。发射时间：1975年4月9日发射机构：美国宇航局发射目的：海洋地形观测，是第一颗专门用于测高的海洋地形卫星轨道高度：840km轨道倾角：115轨道径向精度可达2m受到存储能力的限制，GEOS3只进行了三年约1680个小时的数据采集和观测，直到1978年12月任务结束(jish)。卫星轨道高，造成返回信号强度减弱和星下点足迹变大，使用脉冲压缩技术解决, 该技术的应用使得分辨率的提高成为可能。第6页/共38页第七页，共38页。发射时间：1978年6月28日发射机构：美国宇航局发射目的：观测海洋卫星轨道高度800km，轨道倾角108搭载仪器：合成孔径雷达（SAR），用来提供(tgng)高质量详细的海洋和陆地雷达图像；雷达散射计，用来测量近地面风速及其方向；多频段微波辐射计，用来测量地面温度、风速及海冰覆盖；雷达高度计，用来测量海面和浪高。第7页/共38页第八页，共38页。发射时间：1985年3月12发射机构：美国海军发射目的为美国海军测量海洋大地(dd)水准面；为美国海军提供海况和风速观测数据；增加人类对于海洋大地(dd)水准面的认识。轨道参数高度约800km；轨道倾角108重复周期：17天第8页/共38页第九页，共38页。发射时间：1991年7月17日发射机构：ESA主要任务：进行地球观测，特别是对大气和海洋的观测轨道高度(god)约785km，轨道倾角98.52搭载仪器：主动式微波仪器雷达高度(god)计沿轨扫描辐射计微波辐射计 精密距离及距离变率设备激光反射阵列第9页/共38页第十页，共38页。发射时间(shjin)：1992年8月10日发射机构：美国宇航局和法国空间局目的：观测和认识海洋环流卫星轨道高度：1336km倾角：66重复周期：10天高轨道可以减小大气阻力和重力对卫星的影响，同时有助于更加容易和精确确定卫星轨道2002年9月15日，T/P轨道调整到新位置，处于原始原始两轨道的中间位置。原轨道被JASON1使用第10页/共38页第十一页，共38页。发射时间：1995年4月发射机构：ESA主要任务：进行地球(dqi)观测，特别是对大气和海洋的观测。轨道高度：785km、轨道倾角98.5搭载仪器：与ERS1基本相同。第11页/共38页第十二页，共38页。发射时间：2001年12月发射机构：美国宇航局和法国空间局发射目的主要(zhyo)目标是以不低于T/P的精度水平来测定全球的海面地形，从T/P和JASON-1高精度、长时间连续观测数据得到全球的海面地形；研究海洋环流，全球气候变化。轨道参数高度：1336km，轨道倾角：66，重复周期：10天海面观测精度4.2cm（GDR）；5.2cm（IGDR）第12页/共38页第十三页，共38页。发射时间：2002年3月1日发射机构：ESA主要任务：对地球大气及地球表面进行观测，用于环境研究，特别是气候变化研究。卫星轨道：与ERS2相似，是一个高度倾斜、太阳同步的近圆形轨道轨道高度：764825公里，轨道倾角：98.5，重复周期：35天实际地面轨迹与标称偏差保持(boch)在1km以下。第13页/共38页第十四页，共38页。测高精度由最初的米级提高到目前的厘米级，分辨率由原来的上百公里提高到现在的几公里。观测对象也由最初的海洋扩展到冰面、陆地沙漠等全球区域的覆盖。在全球范围内全天候地多次重复、准确地提供海洋、冰面等表面高度的观测值，改变了人类对地球特别是海洋的认识和观测方式，使我们有能力并且(bngqi)系统的进行与之相关的各种研究。平均海面高模型海洋重力场第14页/共38页第十五页，共38页。卫星测高任务已成为国际海洋和气象计划的组成部分世界海洋环流实验WOCE气候变化及预测WCRP全球海洋观测系统GOOS观测厄尔尼诺（El Nio）现象的热带海洋-全球大气TOGA全球海洋数据同化实验GODAE在上述计划中，卫星测高数据与这些计划观测数据的融合处理，可以获取更多的相关信息，大大拓展了原有计划的研究(ynji)领域。目前，卫星测高已成为全球气候观测系统GCOS和全球大地测量观测系统GGOS的一个重要组成部分。第15页/共38页第十六页，共38页。第16页/共38页第十七页，共38页。离。2athc 第17页/共38页第十八页，共38页。rp为卫星星下点P的地心距 hi为瞬时海面和似静海面之间的差距 hs为似静海面至大地水准面间的差距为地理纬度N为大地水准面高式中各量相对关系如右图421sin 28papisrrhrreNhhr第18页/共38页第十九页，共38页。0ahhh第19页/共38页第二十页，共38页。第20页/共38页第二十一页，共38页。第21页/共38页第二十二页，共38页。第22页/共38页第二十三页，共38页。第23页/共38页第二十四页，共38页。第24页/共38页第二十五页，共38页。大陆上而不是全球均匀分布利用DORIS跟踪系统与SLR一起，将大大减少跟踪站坐标误差。第25页/共38页第二十六页，共38页。第26页/共38页第二十七页，共38页。1000 ()setLSWphhhhh第27页/共38页第二十八页，共38页。81cos()sin()cossinltiiiiiiiiiiiiiiiiiihf ctudtuBcBdB 、分别为振幅和相位131cos()sin()iitcossineotiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiihf atubtufuaAbA 为波 的频率、 为波 的天文量为波幅节点改正、 为相位节点改正为测量时刻、分别为振幅和相位第28页/共38页第二十九页，共38页。EMBiasEMBiashk SWHhSWHk为电磁偏差为有效波高为比例系数第29页/共38页第三十页，共38页。02eKuKuNhhAf02eCCNhhAf22022KuKuCCKuCfhf hhffNeA.3m3s-2fhoKuChh、分别为两波段所测量的高度为电离层总电子含量，=40为电磁波频率为测高卫星的实际高度第30页/共38页第三十一页，共38页。32.277 101 0.026cos(2 )dryhP干分量延迟：312552.277 10P0.05PwetheTeT湿分量延迟：为大气中的水汽压为大气压为温度第31页/共38页第三十二页，共38页。/( 2.277 (1 0.0026 cos(2 )dryPh 9.948 (1013.25)IBP 第32页/共38页第三十三页，共38页。第33页/共38页第三十四页，共38页。第34页/共38页第三十五页，共38页。第35页/共38页第三十六页，共38页。其中，h为卫星质心到参考椭球面的距离ha为卫星相对瞬时海面的高度h0为计算的海面高hsg为质心改正hi为仪器改正ha为大气传播改正，包括(boku)电离层延迟改正和对流层延迟改正hEMbias为电磁偏差改正， ht为潮汐改正，包括(boku)固体潮和海洋潮汐为残余的误差0()asgiaEMbiasthhhhhhhh 第36页/共38页第三十七页，共38页。卫卫 星星 名名 称称Geos-3SeasatGeosatERS-1Topex/Poseidon仪仪器器误误差差仪器噪声仪器噪声5010532仪器偏差仪器偏差75352时钟偏差时钟偏差5ms35ms12ms1ms总总 误误 差差5015752环环境境误误差差EM 偏差偏差105222波形失真波形失真21111干对流层干对流层22111湿对流层湿对流层22111电电 离离 层层232323231.3总总 误误 差差2010643.5轨轨道道误误差差重重 力力 场场502515152辐辐 射射 压压151062大气阻力大气阻力151062GM 常常 数数21潮潮 汐汐12552对对 流流 层层5421测站位置测站位置10531总总 误误 差差503020183.5总的均方根误差总的均方根误差673322195第37页/共38页第三十八页，共38页。