海洋参数的遥感反演

Precision (m)
载 有 高 度 计 的 卫 星
Skylab GEOS-3 SEASAT (Altimeter) GEOSAT (Altimeter) GFO ERS-1(RA) ERS-2(RA) TP/Jason (NRA和 SSALT) Jason-1 (NRA/Poseid on-2) Envisat (Altimeter)
准确度：14 cm ③T/P卫星携带两个高度计： 双频率雷达高度计（Ku(13.6 GHz)+C(5.3 GHz) 单频率高度计SSALT（ Ku（13.65 GHz ）） NASA CNES
JASON-1卫星： ①2001年12月，NASA与CNES联合发射了Jason-1，这是T/P 的第一颗后续卫星。 ②JASON-1携带两个高度计： NRA高度计
11.海平面（sea level）
12.海平面高度（sea level height） 13.海平面异常（sea level anomaly）
1.距离（Range）、地球等势面（Geop）
①距离是指卫星到海洋表面的距离。
c t R 2
式中c——电磁波的传播速度 R——距离（range） ②地球等势面（geop）的位势等于常数，所以被称为等势面。 ③因为水汽会减缓电磁波在大气中的传播速度，所以卫星携 带微波辐射计同时测量大气中的“垂程水汽含量” ，以便为 高度计的测量数据做大气校正。 ④高度计对海平面高度的测量精度依赖于对距离（range）的 测 量 精 度 ， T/P 卫 星 对 距 离 和 海 平 面 高 度 的测 量 精 度都 是 2.4cm。
两种卫星高度计
①雷达高度计：发射和接收海面返回的微波
②激光高度计：发射和接收海面返回的激光
我国神舟飞船留轨舱携带的是激光高度计
国外卫星通常携带的是雷达高度计
Satellite (Altimeter)
Launch
Funded by
Frequency (GHz)
Altitude (km)
Footprint for calm surface (km) 8
8
0.10
US/NAVY
13.50
800
8
0.10
US/NAwenku.baidu.comY
ESA
5.3
785
1.7
0.10
ESA
5.3
785
1.7
0.10
NASA/ CNES
5.3/C &13.6 &13.65/Ku
1300
2.2
0.024
2001/12－
NASA /CNES
5.3/C &13.6/Ku
1300
2.2
0.03
涉及到的有关科学术语包括：
1. 距离（range） 2. 地球等势面（geop） 3. 大地水准面（geoid） 4. 参考椭球面（reference ellipsoid） 5. 大地水准面起伏（geoid undulation）或大地水准面高度（geoid height） 6. 海面地形（sea surface topography）或海面动力高度（sea surface dynamic height） 7. 海面地形异常(topography anomaly) 8. 海表面（sea surface） 9. 海表面高度（sea surface height） 10.海表面异常（sea surface anomaly）
Poseidon-2高度计（Ku+C）
③微波辐射计 T/P卫星： 三频率微波辐射计TMR JASON-1卫星：微波辐射计 ④上述微波辐射计通过探测大气中水汽含量实现对高度计测 量的大气校正 ⑤T/P卫星通过携带的6台传感器共同完成海面地形测量任务
海面地形几何学（Topography Geometry）
海面地形几何学（topography geometry）的示意图
海面地形几何学示意图
2.大地水准面、参考椭球面、大地水准面起伏
①大地水准面（geoid） 大 地 水 准 面 （ geoid ） 指 与 平 均 海 表 面 最 接 近 的 地 球 等 势 面 （geop），它反映了地球内部质量和密度分布的不均匀特性。如 果在海洋中没有潮汐、海流和涡旋等运动，在大气中没有气压的 变化，那么，大地水准面应和平均海表面一致。 ②参考椭球面（reference ellipsoid） 参考椭球面是由一个双轴椭圆的旋转产生的，它是最接近地球表 面形状的一个椭球面，它的赤道半径是 6378.1363km ，偏心率 （扁率）是1/298.257。 ③大地水准面起伏（geoid undulation） 大地水准面起伏指大地水准面相对于参考椭球面的位移。我们用 hg 表示大地水准面高度。由于地球质量分布不匀， hg 的变化范围 在 ﹣106m 和 ﹢ 83m 之 间 ， 从 现 有 测 量 获 得 的 hg 的 均 方 根 等 于 30.6m。
第六讲 海洋参数的遥感反演
卫星测高
卫星高度计
从卫星探测海洋动力参数主要依靠主动微波雷达，即： ①高度计 ②散射计 ③合成孔径雷达 使用高度计可以发挥以下作用： ①测量海洋动力参数： 海表面高度SSH（Sea Surface Height） 有效波高SWH（Significant Wave Height） 海面地形（sea surface topography） ②获取海洋动力参数信息： 海流（ocean currents） 海浪（sea waves） 潮汐（tides）海表面风（sea surface winds） ③研究地球结构和海洋重力场
1973/05－ 74/02 1975/04－ 78/12 1978/07－ 78/10 1985/05－ 89/12 1998/02－ 1991/07－ 96/06 1995/04－ 2002 1992/08－
NASA
13.90
435
1.0
NASA
13.90
840
8
0.50
NASA
13.50
800
2002/03－
ESA
13.5/Ku
800
1.7
0.03
TOPEX/POSEIDON卫星（T/P卫星）： ① 1992 年 8月，美国 NASA 与法国国家空间研究中心（ CNES） 联合发射了高度计专用卫星TOPEX/POSEIDON ②设备精度的提高以及校正工作的改进，目前 T/P 卫星测量海平 面高度： 精度： 2.4cm