卫星测高反演海洋重力异常的精度分析 - 海洋测绘数据分析

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摘 要

针对卫星测高技术中由于大地水准面取值受各项误差影响导致精度较低的问题，该文联合多源多代卫星测高数据，基于逆ＶｅｎｉｎｇＭｅｉｎｅｓｚ公式确定海洋重力异常，进一步对海洋重力异常进行内部和外部检核。结果表明，卫星测高反演的海洋重力异常与ＥＧＭ２００８比较的精度为±７．１１６ｍｇａｌ；与船测重力异常比较的精度为７．４１７ｍｇａｌ，这与国际上对测高重力异常与船测重力异常比较精度一致。

引用格式

聂琳娟，超能芳，金涛勇，等．卫星测高反演海洋重力异常的精度分析［Ｊ］．测绘科学，２０１６，４１ （９）：１-６，３７．

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正文

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卫星测高观测数据在许多地球科学研究领域中扮演了举足轻重的角色， 特别是海洋学研究领域，是确定高精度高分辨率全球海洋重力场模型的唯一源。传统卫星测高技术在近４０ 年发展后已非常成熟， 其海面高观测精度可达到约２ｃｍ，该水平短期内很难突破， 联合多源多代测高观测数据能提供较高时间和空间分辨率近全球覆盖海洋数据，但精度水平参差不齐， 观测时间也相差较远。因此，需要进行多源卫星测高数据的精细预处理，特别是要精化近海复杂动力环境下观测数据的各种改正误差， 包括相关的各项地球物理改正，以及采用波形重跟踪方法进一步提高近岸测高观测数据有效性和精度。

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卫星测高技术的出现为研究全球重力场、海洋表面及内部现象、海底构造等提供了前所未有的途径。它可以从宇宙空间大范围、高精度、快速地、周期性地探测海洋上的各种现象及其变化，提高了人类对海洋认识的深度和广度。迄今为止大量的研究结果表明卫星测高在恢复海洋重力场方面发挥着巨大的作用。

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在基于卫星测高技术恢复海洋重力场的早期研究中，通常将卫星高度计直接观测的海表面高度近似看作大地水准面高， 基于逆斯托克斯公式获取海洋重力场，然而将海面看作大地水准面的处理方法受海面动力地形、潮汐、海流、大气传播路径延迟以及其他误差项的影响只能达到相对较低的精度。因此， 发展了采用沿轨海面斜率代替海表面高度作为观测值， 即由测高数据直接计算的沿轨垂线偏差作为观测量， 根据逆ＶｅｎｉｎｇＭｅｉｎｅｓｚ公式确定重力异常，这种处理方法可以有效抑制径向轨道误差以及其他长波误差项。

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本文联合多源多代卫星测高数据， 基于逆ＶｅｎｉｎｇＭｅｉｎｅｓｚ公式确定海洋重力异常， 并对其进行精度分析。

本文开展了海洋垂线偏差及重力异常精度的检验研究，得出以下结论：

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１）卫星测高原始数据反演海洋重力场模型的最基础数据，其精度水平决定了最终计算结果的精度。因此， 需要保证测高数据误差改正、数据编辑等处理过程的精细度， 所以本文通过选取相关的环境误差改正模型评定编辑处理后测高数据的精度，得到高精度的卫星测高原始数据。

２）本文通过选择若干重力场模型计算的垂线偏差和重力异常，与计算结果进行数值和功率谱密度的比较，得到了测高垂线偏差和测高重力异常总体是可靠的；并且将测高重力异常与海洋船测重力异常数据比较， 结果表明， 反演重力异常的精度与海洋船测重力异常数据相当。

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