6-卫星测高(4,5,6,7)分解
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第六章、卫星测高
目录： 一、引言 二、卫星测高基本原理 三、卫星测高误差分析 四、测高卫星与数据预处理 五、卫星测高数据的基准统一与平差 六、卫星测高技术的应用 七、卫星测高技术的最新发展
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五、卫星测高数据的基准统一与平差
1、测高数据的基准统一 参考框架偏差定义： 由于
不同的测高卫星由于椭球参数、椭球定位和定向存在的 差别，所以不同的测高卫星数据采用的坐标系不同。 海平面的时变效应、卫星轨道误差、测高仪偏差、参考 框架的不一致以及各种地球物理改正误差的存在，使不 同的测高数据所得到的平均海平面之间存在系统偏差。
观测方程：
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2、测高数据平差方法
背景： 目的：
进一步削弱于残余的轨道误差、海洋时变、各 种物理改正误差对SSH的影响 进一步将其它测高数据的基准与T/P基准统一。
在不同任务的测高卫星数据经过参考椭球统 一和四个参数转换统一到T/P数据的基准后， 还应进行多种测高数据联合交叉点平差和共 线平差。
原因
残余的轨道误差 海洋时变 测高仪的偏差
参考框架的不一致性 各种物理改正误差
这种系统误差可以用一个四参数模型来表示：Δx 、 Δy、Δz 和B。它们分别为原点的三个平移参数 和一个偏差因子（Rapp et. Al，1994）。
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1、测高数据的基准统一
2）参考框架的转换(续) H
dh Wda a (1 f ) sin 2 df W
W 1 e 2 sin 2
da a0 a
df f0 f
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1、测高数据的基准统一
2）参考框架的转换
不同任务测高卫星的SSH（Sea Surface Height）在 进行时间平均后，获得的时间平均SSH之间可能存在 系统性的误差或SSH长波部分的差异。
造成的测高海平面高的系统偏差称为参考框架偏 差。
当对两种或两种以上测高卫星的海面高数据 联合处理时，首先应统一测高数据的基准， 消除参考框架偏差。 3/54
1、测高数据的基准统一
1）不同参考椭球基准的统一 由于
现有的测高卫星中，因为T/P卫星的精度迄今为止是 公认最好的
所以在数据处理中，一般都把其他测高卫星的海 面高转换到T/P卫星海面高所位于的参考椭球和 框架中来。
T /P ERS
HTIP为T/P卫星框架下的 海面高 HERS为相应点上的ERS 框架下的平均海面高 λ，ψ为对应点的经纬度 Δx、 Δy、Δz 为三个评 议参数，B为偏差因子
ERS-1 168、Geosat的海面高与T/P的海面高之间 的四个参数，它们之间的关系： ERS 1 35 SSH (Topex frame) = ERS-1 35 SSH (ERS-1 frame)+(-2.38cm)cos cos (3.40cm) cos sin (3.31cm) sin (5.41cm) ERS 1 168 SSH (Topex frame) = ERS-1 168 SSH (ERS-1 frame)+(-2.38cm)cos cos (1.97cm) cos sin (5.37cm) sin (6.15cm) Geosat SSH (Topex frame) = Geosat SSH (Geosat frame)+(-0.31cm)cos cos (8.96cm) cos sin (7.74cm) sin (28.24cm)
平近点角M的摄动有关的参数，在区域 范围内假定是常数，是交叉点平差的待 估参数，为相对一个参考时间关于M的 时间变量。
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2、测高数据平差方法
1）交叉点平差（续）
（1）区域交叉点平差 观测方程：
将交叉点的海面高的不符值作为 观测量，采用前式的线性模型， ˆ H a x a x a t a 升弧：H
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2、测高数据平差方法(12-02)
1）交叉点平差： 交叉点：
卫星从南半球向北半球 运行在地面的投影轨迹 称为升弧，从北半球向 南半球运行的轨迹称为 降弧。
卫星绕地球运行经过一定的周期将在地面形成一个 由升弧和降弧织成的菱形轨迹网络，并覆盖由卫星 倾角确定的对称于赤道的球带区域。
通常将升弧与降弧相交的点称交叉点，即轨迹 网络的结点。
T /P
H ERS x cos cos y cos sin z sin B
例：将ERS-1D的海面高 H ＋v H x cos cos y cos sin z sin B 统一到Topex/Poseidon的 框架的数学模型： Y.Yi(1995)利用最小二乘法分别计算ERS-1 35、
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2、测高数据平差方法
1）交叉点平差（续） 交叉点平差可分为
区域平差 全球平差
，长 弧 r x0 x1 sin x2 cos ，中长弧 r x0 x1 r x ，短 弧 0 x0、x1、x2为与轨道长半径a，偏心率e和
（1）对于区域平差， 实用中通常采用适 合于中长弧的模型 ，包括偏差项xo和 倾斜项x1μ，可建立 观测方程。
每颗测高卫星的参考椭球都是已知的，对于 选定的测高卫星来说，由于参考椭球的不一 致引起的海面高变化都能在比较各卫星海面 高之前得到。
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1、测高数据的基准统一
1）不同参考椭球基Fra Baidu bibliotek的 统一（续）
参考椭球不一致引起的海 面高变化为dh： α是参考椭球的长半轴 f是参考椭球的扁率 ψ是大地纬度 dα、df分别为长半轴和 扁率的改正
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2、测高数据平差方法
1）交叉点平差（续）：
若无误差影响，在交叉点 上用升弧和降弧的测高数 据出两个海面高值理论上 应严格相等。 实际上测高过程和采用的 计算模型存在多种误差源 ，这两个海面高必然出现 不符值。
如果已对测高数据作了除径向轨道误差外的其它物 理环境的改正，包括潮汐改正，那么交叉点上海面 高的不符值主要反映径向轨道误差。
目录： 一、引言 二、卫星测高基本原理 三、卫星测高误差分析 四、测高卫星与数据预处理 五、卫星测高数据的基准统一与平差 六、卫星测高技术的应用 七、卫星测高技术的最新发展
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五、卫星测高数据的基准统一与平差
1、测高数据的基准统一 参考框架偏差定义： 由于
不同的测高卫星由于椭球参数、椭球定位和定向存在的 差别，所以不同的测高卫星数据采用的坐标系不同。 海平面的时变效应、卫星轨道误差、测高仪偏差、参考 框架的不一致以及各种地球物理改正误差的存在，使不 同的测高数据所得到的平均海平面之间存在系统偏差。
观测方程：
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2、测高数据平差方法
背景： 目的：
进一步削弱于残余的轨道误差、海洋时变、各 种物理改正误差对SSH的影响 进一步将其它测高数据的基准与T/P基准统一。
在不同任务的测高卫星数据经过参考椭球统 一和四个参数转换统一到T/P数据的基准后， 还应进行多种测高数据联合交叉点平差和共 线平差。
原因
残余的轨道误差 海洋时变 测高仪的偏差
参考框架的不一致性 各种物理改正误差
这种系统误差可以用一个四参数模型来表示：Δx 、 Δy、Δz 和B。它们分别为原点的三个平移参数 和一个偏差因子（Rapp et. Al，1994）。
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1、测高数据的基准统一
2）参考框架的转换(续) H
dh Wda a (1 f ) sin 2 df W
W 1 e 2 sin 2
da a0 a
df f0 f
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1、测高数据的基准统一
2）参考框架的转换
不同任务测高卫星的SSH（Sea Surface Height）在 进行时间平均后，获得的时间平均SSH之间可能存在 系统性的误差或SSH长波部分的差异。
造成的测高海平面高的系统偏差称为参考框架偏 差。
当对两种或两种以上测高卫星的海面高数据 联合处理时，首先应统一测高数据的基准， 消除参考框架偏差。 3/54
1、测高数据的基准统一
1）不同参考椭球基准的统一 由于
现有的测高卫星中，因为T/P卫星的精度迄今为止是 公认最好的
所以在数据处理中，一般都把其他测高卫星的海 面高转换到T/P卫星海面高所位于的参考椭球和 框架中来。
T /P ERS
HTIP为T/P卫星框架下的 海面高 HERS为相应点上的ERS 框架下的平均海面高 λ，ψ为对应点的经纬度 Δx、 Δy、Δz 为三个评 议参数，B为偏差因子
ERS-1 168、Geosat的海面高与T/P的海面高之间 的四个参数，它们之间的关系： ERS 1 35 SSH (Topex frame) = ERS-1 35 SSH (ERS-1 frame)+(-2.38cm)cos cos (3.40cm) cos sin (3.31cm) sin (5.41cm) ERS 1 168 SSH (Topex frame) = ERS-1 168 SSH (ERS-1 frame)+(-2.38cm)cos cos (1.97cm) cos sin (5.37cm) sin (6.15cm) Geosat SSH (Topex frame) = Geosat SSH (Geosat frame)+(-0.31cm)cos cos (8.96cm) cos sin (7.74cm) sin (28.24cm)
平近点角M的摄动有关的参数，在区域 范围内假定是常数，是交叉点平差的待 估参数，为相对一个参考时间关于M的 时间变量。
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2、测高数据平差方法
1）交叉点平差（续）
（1）区域交叉点平差 观测方程：
将交叉点的海面高的不符值作为 观测量，采用前式的线性模型， ˆ H a x a x a t a 升弧：H
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2、测高数据平差方法(12-02)
1）交叉点平差： 交叉点：
卫星从南半球向北半球 运行在地面的投影轨迹 称为升弧，从北半球向 南半球运行的轨迹称为 降弧。
卫星绕地球运行经过一定的周期将在地面形成一个 由升弧和降弧织成的菱形轨迹网络，并覆盖由卫星 倾角确定的对称于赤道的球带区域。
通常将升弧与降弧相交的点称交叉点，即轨迹 网络的结点。
T /P
H ERS x cos cos y cos sin z sin B
例：将ERS-1D的海面高 H ＋v H x cos cos y cos sin z sin B 统一到Topex/Poseidon的 框架的数学模型： Y.Yi(1995)利用最小二乘法分别计算ERS-1 35、
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2、测高数据平差方法
1）交叉点平差（续） 交叉点平差可分为
区域平差 全球平差
，长 弧 r x0 x1 sin x2 cos ，中长弧 r x0 x1 r x ，短 弧 0 x0、x1、x2为与轨道长半径a，偏心率e和
（1）对于区域平差， 实用中通常采用适 合于中长弧的模型 ，包括偏差项xo和 倾斜项x1μ，可建立 观测方程。
每颗测高卫星的参考椭球都是已知的，对于 选定的测高卫星来说，由于参考椭球的不一 致引起的海面高变化都能在比较各卫星海面 高之前得到。
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1、测高数据的基准统一
1）不同参考椭球基Fra Baidu bibliotek的 统一（续）
参考椭球不一致引起的海 面高变化为dh： α是参考椭球的长半轴 f是参考椭球的扁率 ψ是大地纬度 dα、df分别为长半轴和 扁率的改正
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2、测高数据平差方法
1）交叉点平差（续）：
若无误差影响，在交叉点 上用升弧和降弧的测高数 据出两个海面高值理论上 应严格相等。 实际上测高过程和采用的 计算模型存在多种误差源 ，这两个海面高必然出现 不符值。
如果已对测高数据作了除径向轨道误差外的其它物 理环境的改正，包括潮汐改正，那么交叉点上海面 高的不符值主要反映径向轨道误差。