聯(lián)合衛(wèi)星重力和衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)確定穩(wěn)態(tài)海洋動力地形

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1、第31卷第6期測繪科學(xué)Vol131No162006年11月ScienceofSurveyingandMappingNov1聯(lián)合衛(wèi)星重力和衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)確定穩(wěn)態(tài)海洋動力地形①②①②②王正濤,黨亞民,姜衛(wèi)平,趙小陽(①中國測繪科學(xué)研究院,北京100039;②武漢大學(xué)測繪學(xué)院,武漢430079)【摘要】新一代衛(wèi)星重力探測任務(wù)GRACE大大提高了地球重力場模型中長波分量的精度,使得聯(lián)合衛(wèi)星測高平均海面分離更精細(xì)穩(wěn)態(tài)海洋動力地形成為可能。本文利用T/P(1994年~2003年)和JASONO1(2003年~2005年)衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)確定

2、了全球30′×30′平均海面高;基于重力場模型WHUOGMO05,計算得到對應(yīng)于海面高的GRACE海洋大地水準(zhǔn)面格網(wǎng)值;利用“移去O恢復(fù)法”和高斯濾波求得全球穩(wěn)態(tài)海面地形。與EGM96、Rio05、ECCO和GGM02模型進(jìn)行比較,檢驗(yàn)結(jié)果表明GRACE任務(wù)有效的改善了海洋大地水準(zhǔn)面的精度,使得穩(wěn)態(tài)海洋動力地形能夠呈現(xiàn)更多細(xì)部。【關(guān)鍵字】衛(wèi)星測高;衛(wèi)星重力;海面動力地形;GRACE【中圖分類號】P223【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1009O2307(2006)06O0040O03力地形的方法通??梢苑譃閮深?一類稱為“位域

3、法”,第1引言[6]二類稱為“幾何域法”。穩(wěn)態(tài)海洋動力地形(MeanDynamicOceanTopography,位域法通過利用衛(wèi)星測高觀測數(shù)據(jù)計算平均海面處的MDOT)是指平均海平面相對于大地水準(zhǔn)面的起伏,對于研重力位,地球重力場模型用來計算對應(yīng)點(diǎn)的重力位(大地水究地球形狀、確定全球統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)、大地水準(zhǔn)面的求準(zhǔn)面上的位),則兩個位之差反映了平均海水面與大地水準(zhǔn)定、地球重力場模型的精化和洋流、潮汐的確定以及海洋面之間的幾何高差,最后利用Taylor級數(shù)的球諧/橢球諧展[1~2]環(huán)境的監(jiān)測等都具有重要的意義和作用。目前,

4、由于開重力位差得到穩(wěn)態(tài)海洋動力地形。采用數(shù)據(jù)和方法的局限,大地測量學(xué)家還不能期望海洋學(xué)[3]相比于位域法,幾何域法更具有理解直觀,易于計算家提供有效的海面地形模型。的優(yōu)點(diǎn)。由于衛(wèi)星測高的直接觀測量是海面高,因此如果衛(wèi)星測高技術(shù)的發(fā)展為人類提供了迄今為止最為豐富利用地球重力場模型計算得到海洋大地水準(zhǔn)面,則兩者之精細(xì)的海面高信息,但如何從海面高中分離出海面地形和差即為所求。設(shè)衛(wèi)星測高平均海面高為H,由重力場模型大地水準(zhǔn)面一直是大地測量學(xué)家面臨的難題。雖然很多學(xué)確定的大地水準(zhǔn)面為N,穩(wěn)態(tài)海洋動力地形ζ可以由下式者經(jīng)過不懈的努力提

5、出了整體求解法、海洋動力學(xué)法、利直接得的:用衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)和海洋觀測數(shù)據(jù)聯(lián)合求解法等,但由于這ζ=H-N(1)些方法本身存在理論缺陷或分離的海面地形精度不夠,未[3]由于海面地形譜能分布為中、長波占優(yōu),為了分離海能得到實(shí)際應(yīng)用。新一代重力衛(wèi)星探測計劃GRACE的成面地形中的高頻信號,我們必須了解海面地形中的一些先功實(shí)施,使得人類揭示全球氣候及其相關(guān)問題成為可能,驗(yàn)信息。這些信息可以幫助用來確定兩種數(shù)據(jù)的最優(yōu)的濾GRACE計劃可以幫助人類更好地理解海洋動力洋流、熱傳波波長。對于數(shù)據(jù)噪聲成分,本文利用Gauss濾波方法予輸、海底

6、壓力變化以及海洋質(zhì)量、陸地水量變化及其機(jī)制,以平滑削弱。高斯濾波法的模型為:特別是可以提供更高精度的地球重力場中長波信息(270kmnn[4]空間分辨率1cm精度的大地水準(zhǔn)面),使得分離海洋動hc=∑(wi×hi)/∑wi(2)力地形與平均海面高的研究成為目前大地測量學(xué)界的一個i=1i=1新熱點(diǎn)。式中hc為要計算的殘余海面地形的濾波值,hi為未經(jīng)本文首先采用了由美國宇航局(NASA)和法國空間局濾波處理的海面地形值,wi=exp(-r/d)是格網(wǎng)點(diǎn)的權(quán),(CNES)聯(lián)合發(fā)射的測高衛(wèi)星T/P及其后續(xù)衛(wèi)星JASONO1n為給定

7、矩形范圍內(nèi)所有格網(wǎng)點(diǎn)的總數(shù)。的測高衛(wèi)星數(shù)據(jù),基于共線平差方法得到平均海平面高;3平均海平面的確定然后利用GRACE衛(wèi)星重力場模型WHUOGMO05,使用“移去O恢復(fù)法”和高斯濾波得到全球穩(wěn)態(tài)海洋動力地形。311測高數(shù)據(jù)描述本文采用了T/P測高衛(wèi)星(1994年~2003年)及其后2數(shù)學(xué)模型繼衛(wèi)星JASONO1(2003年~2006年)的測高數(shù)據(jù)。兩顆衛(wèi)利用全球重力場模型和衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)確定穩(wěn)態(tài)海洋動星均較好地考慮了時間和空間分辨率的關(guān)系,以10天的重復(fù)周期直接測定全球90%以上的海域的海面高,并且采用了多種定軌跟蹤系統(tǒng)和精密的

8、地球重力場模型,定軌和測作者簡介:王正濤(1976O),男,博士,高精度達(dá)3~5cm,是目前精度最高的測高衛(wèi)星。主要從事衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)處理和衛(wèi)星重力T/P數(shù)據(jù)是CNES公布的AVISO的第三版GDROM數(shù)據(jù)恢復(fù)重力場的相關(guān)研究。(MergedGeophysicalDataRecords)CDROM產(chǎn)品,以

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