卫星测高技术及其应用

卫星测高技术及应用课程回顾

●卫星测高技术发展及应用概述 (2)

1卫星测高任务概况 (2)

2、卫星测高任务中搭载辐射计的主要目的 (2)

3、双频雷达高度计 (2)

4、卫星测高任务中使用的主要 (2)

5、一般卫星测高任务中需要搭载哪些基本仪器设备，各主要目的是什么？ (2)

6、传统的指向星下点的雷达高度计的主要不足？可能存在哪些技术改进？ (3)

7、GNSS测高的工作方式？优缺点？ (3)

8、Ka波段测高优缺点？ (3)

9、卫星测高技术应用概况 (3)

10、基本概念 (3)

●卫星雷达高度计观测基本原理 (3)

1、卫星测高的基本原理 (3)

2、卫星测高两种基本方式的特点 (3)

3、当前测高任务主要使用哪些频段，各频段有何有点和不足？ (4)

4、高度计测风基本原理 (4)

5、有哪些主要遥感方式进行海面风速观测 (4)

6、卫星雷达高度计的观测信息包括哪些？精度如何？ (4)

●卫星高度计观测误差 (5)

2、基本概念： (5)

3、影响测高卫星轨道误差的主要因素？ (5)

●卫星测高波形理论与处理方法 (5)

1、测高回波形成原理与过程 (5)

2、布朗模型的基本假设 (5)

3、测高波形模型公式的基本意义？ (6)

4、图形的几何物理意义 (6)

●卫星测高数据处理 (6)

1、卫星测高数据有哪些基本等级？ (6)

2、地球物理产品有哪些分类和特点？ (6)

3、测高数据编辑的目的？ (6)

4、为什么进行多测高数据处理时要进行基准统一？ (6)

5、共线法的基本思想是什么？ (6)

6、交叉点平差的主要目的？ (7)

7、交叉点计算的主要步骤？ (7)

●卫星测高反演海洋重力场理论 (7)

1、斯托克斯公式：由已知的重力异常Δg计算大地水准面高N (7)

2、逆斯托克斯公式：由已知的大地水准面N计算重力异常Δg (7)

3、测高剖面计算垂线偏差 (7)

4、Molodensky公式计算高程异常：垂线偏差计算大地水准面 (7)

6、卫星测高数据计算海洋大地水准面的主要步骤？ (7)

●卫星测高技术的其它应用 (7)

卫星测高技术发展及应用概述

1卫星测高任务概况

1）SKYLAB：

最早搭载有高度计的卫星－－高度计S193

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基础

2）GEOS3：地球动力学实验海洋卫星

第一颗专门用于测高的海洋地形卫星

3）SEASAT：海洋卫星

持续时间99天

SEASAT首次提供了全球范围的海洋环流、波浪和风速

4）GEOSAT(大地测量卫星)、GFO(GEOSAT后续卫星)

为美国海军测量海洋大地水准面

GEOSAT ：首次提供了具有重复性、高分辨率、长期性高质

量的全球海面高数据集，标志卫星测高技术进入了成熟阶段

5）ERS1/2（欧洲遥感卫星）、ENVISAT（环境卫星）

ERS1采用PRARE：用来精确确定卫星位置（失败）

6）T/P、JASON1/2

T/P卫星观测精度是同期测高卫星中最高的

两类卫星系列各自的主要特征？

海洋综合环境监测卫星、海洋地形观测卫星

2、卫星测高任务中搭载辐射计的主要目的

ERS1/2、ENVISAT：MWS（23.8GHz和36.5GHz）

T/P：TMR(18, 21 、37 GHz)

JASON1：JMR（18.7GHz、23.8GHz和34.0GHz）

JASON2：AMR（18, 21 和37GHz）

作用：对流层水汽改正、风速反演、地表监测

3、双频雷达高度计

ERS1:单频，Ku波段，13.8GHz

T/P：NRA(双频Ku：13.575，C：5.3)，SSALT(单频13.65)

JASON1：Poseidon2（双频Ku：13.575，C：5.3）

ENVISAT：（双频：Ku：13.575，S：3.2）

JASON2：Poseidon3（13.6GHz和5.3GHz）

使用双频有何目的意义？双频电离层改正、估计降雨

4、卫星测高任务中使用的主要

定轨方式

LRR、DORIS、PRARE、GPS

Doppler Orbit and Radio Positioning Integrated by Satellite

Precise Range and Range-Rate Equipment

5、一般卫星测高任务中需要搭载哪些基本仪器设备，各主要目的是什么？微波辐射计、雷达高度计、定位系统

6、传统的指向星下点的雷达高度计的主要不足？可能存在哪些技术改进？

不足：

1）确定深海中尺度现象受到制约；

2）覆盖有限；

3）空间分辨率

改进：

1）改变测高频率（Ka波段测高）

2）改变测高方式（干涉/雷达测高）

3）利用其他信号（GPS）

7、GNSS测高的工作方式？优缺点？

工作方式：星载GNSS接收机接收GNSS星座卫星向下发射

并经海面反射的信号，通过测量两个信号的时间延迟，就可

以计算海面高度

优点：成本低、数据获取量大、覆盖范围广

缺点：精度低

8、Ka波段测高优缺点？

1）电离层衰减延迟：基本上可以忽略，因此不需要使用双频高度计。

2）脉冲重复频率高：ka波段对海面回波地解相关时间要短，有可能增加每秒的独立回波量3）带宽大：可以提供更高的垂直分辨率

4）更好描述海面粗糙度

5）穿透性较弱。冰雪面上雷达信号渗透低

6）Ka波段能更好的对冰、雨、近海地带、陆地物质（例如森林）和波高进行观测。

缺点：对流层中的水或水蒸气的衰减大，尤其在热带地区。电磁波受对流层中的水汽延迟响较大

干涉/雷达高度计工作方式？

波束有限和脉冲有限方式，主要采用脉冲有限方式

9、卫星测高技术应用概况

大地测量学、地球物理学、海洋学、气候、水文学、冰川学

10、基本概念

1）海面高度2）平均海面、平均海面高

3）海面地形（SST）、绝对动力地形（ADT）、平均动力地形（MDT）

4）海面异常（SLA、SSHA）5）卫星指向角、卫星指向角误差

6）波形重跟踪（未讲）7）有效波高8）海况偏差（电磁偏差、倾斜偏差）

9）逆气压改正10）入射角

卫星雷达高度计观测基本原理

1、卫星测高的基本原理

见《空间大地测量学》P188

2、卫星测高两种基本方式的特点

脉冲宽度有限方式、波束宽度有限方式。与重力异常所要求的10公里的水平分辨率是密切相关

对于海面高度测量值而言，要求天线波束相对较宽，以至于足迹大到足以过滤海面波浪的作